Fiziķi, izmantojot Relativistic Heavy Ion Collider Brukhāvenas Nacionālajā laboratorijā, izveidoja trīs dažādu formu kvarka-gluona plazmas lāseņus. Šī plazma ir eksotisks matērijas tips, kas piepildīja Visumu pirmajās milisekundēs pēc Lielā sprādziena.
(Attēls: © Havier Orjuela Koop)
Pirmo sekundi pēc lielā sprādziena Visums nebija nekas cits kā ārkārtīgi karsta kvarku un gluonu - zupa - subatomisko daļiņu “zupa”, kas kļūs par protonu un neitronu celtniecības blokiem. Tagad, 13,8 miljardus gadu vēlāk, zinātnieki šo pirmatnējo zupu ir atkārtoti izveidojuši laboratorijā.
Izmantojot Relativistic Heavy Ion Collider Brukhāvenas Nacionālajā laboratorijā Uptonā, Ņujorkā, fiziķi ģenerēja sīkus šīs kvarka-glikona plazmas pilienus, sagraujot dažādas protonu un neitronu kombinācijas. Šo avāriju laikā kvarki un gluoni, kas veidoja protonus un neitronus, izlauzās un izturējās kā šķidrums, atklāja pētnieki.
Atkarībā no tā, kuru daļiņu kombināciju pētnieki sagrūda, sīkie, šķidrumam līdzīgie plazmas globs veidoja vienu no trim atšķirīgām ģeometriskām formām: apļiem, elipšiem vai trīsstūriem. [Attēli: Peering Back to Big Bang & Early Universe]
"Mūsu eksperimentālais rezultāts ir daudz tuvinājis atbildi uz jautājumu par to, kāds ir mazākais agrīnā Visuma matērijas daudzums, kas var pastāvēt," paziņojumā sacīja Kolorādo Universitātes Bouldera fiziķis Džeimijs Nagle.
Kvarka-gluona plazmas pirmo reizi tika izveidotas Brukhāvenā 2000. gadā, kad pētnieki kopā sasmalcināja zelta atomu kodolus. Tad zinātnieki Lielajā hadronu sadursmē Ženēvā izteicās par cerībām, kad viņi izveidoja plazmu, sagraujot divus protonus kopā. "Tas bija pārsteidzoši, jo vairums zinātnieku pieņēma, ka vientuļie protoni nespēj piegādāt pietiekami daudz enerģijas, lai izgatavotu jebko, kas varētu plūst kā šķidrums," paziņojumā sacīja UC Boulder amatpersonas.
Nagle un viņa kolēģi nolēma pārbaudīt šī eksotiskā matērijas stāvokļa šķidruma īpašības, izveidojot no tā sīkus globusus. Ja plazma patiesi uzvedas kā šķidrums, mazajiem globuliem jāspēj saglabāt savu formu, prognozēja pētnieki.
"Iedomājieties, ka jums ir divas pilītes, kas izplešas vakuumā," sacīja Nagle. "Ja abi pilieni ir patiešām tuvu viens otram, tad, paplašinoties, tie ieskrien viens otram un spiež viens pret otru, un tas ir tas, kas šo modeli rada."
"Citiem vārdiem sakot, ja jūs iemetīsit divus akmeņus tuvu dīķim, viļņi no šīm triecieniem ieplūdīs viens otram, veidojot modeli, kas atgādina elipsi," sacīja UC Boulder amatpersonas. "Tas pats varētu būt taisnība, ja jūs sagrauzāt protonu-neitronu pāri, ko sauc par deuteronu, kaut ko lielāku ... Tāpat protonu-protonu-neitronu trio, kas pazīstams arī kā hēlija-3 atoms, varētu izvērsties kaut kas līdzīgs uz trīsstūri. "
Iegremdējot šīs dažādās protonu un neitronu kombinācijas zelta atomos tuvu gaismas ātrumam, pētnieki varēja darīt tieši to, ko viņi cerēja: izveidot eliptisku un trīsstūrveida kvarka-gluona plazmas pūtītes. Kad zinātnieki zelta atomā iepludināja vienu protonu, rezultāts bija apļveida pirmatnējās zupas lāse.
Šīs īslaicīgās kvarka-gluona plazmas pilītes sasniedza triljonus grādu pēc Celsija. Pētnieki domā, ka šāda veida jautājuma izpēte "varētu palīdzēt teorētiķiem labāk izprast, kā Visuma sākotnējā kvarka-glikona plazma atdzisa milisekundēs, dzemdējot pirmos esošos atomus", sacīja UC Boulder amatpersonas.
Šī pētījuma rezultāti tika publicēti 10. decembrī žurnālā Nature Physics.
