Ученые считают, что наша Вселенная родилась в результате колоссального события, которое получило название Большой взрыв. Самые первые миллиардные доли секунды после Большого взрыва наша Вселенная представляла собой крайне перегретую субстанцию, состоящую из элементарных частиц. Современные физики дали им такие имена – кварки и глюоны. Прошла всего пара микросекунд. И эти частицы начали остывать, образуя протоны и нейтроны. Которые являются основными строительными блоками всего, что мы наблюдаем вокруг себя.
Исследователи потратили десятилетия, пытаясь воссоздать эту субстанцию, известную как кварк-глюонная плазма (КГП).Они использовали ускорители частиц, чтобы разбивать ядра атомов, достигая при этом уровней энергий, достаточно высоких, чтобы создать температуру в триллионы градусов.
Перегретая плазма
Хотя кварки и глюоны составляют протоны и нейтроны, они ведут себя совершенно по-разному. Их взаимодействие регулируется теорией, известной как квантовая хромодинамика. Однако реальное поведение кварков и глюонов весьма трудно изучать. Поскольку они ограничены внутренней частью более тяжелых частиц. Единственное место во Вселенной, где существует КГП, – это пространство внутри высокоскоростных ускорителей. И длится такое состояние лишь кратчайшее мгновение.
В 2005 году группа ученых проекта RHIC сообщила о создании КГП путем столкновения атомов золота друг с другом на скоростях, приближающихся к скорости света. Эти столкновения могут создавать температуры до 4 триллионов градусов. Что в 250 000 раз выше, чем температура внутри Солнца. Ее вполне достаточно, чтобы разложить протоны и нейтроны на кварки и глюоны.
Получившаяся в результате масса сверхплотной, ультрагорячей материи имела размер всего одну триллионную долю сантиметра в поперечнике. Однако она дала ученым новые данные о свойствах новорожденной Вселенной. Например, исследователи с удивлением обнаружили, что КГП — это практически жидкость. Без какого-либо трения. А вовсе не газ, как ожидали физики.
Проводя высокоэнергетические столкновения, ученые надеются открыть новые свойства кварк-глюонной плазмы. Например, они хотят выяснить, превращается все же она в газ, как они предполагали, при более высоких температурах. Исследователи также надеются узнать больше об удивительном сходстве, обнаруженном между КГП и ультрахолодными газами (с температурами, близкими к абсолютному нулю). Оба вещества практически не имеют трения. И физики-теоретики подозревают, что теория струн может объяснить оба явления.
По мнению ученых, температура, достигнутая на RHIC, может быть удвоена в Большом адронном коллайдере. И это может дать возможность заглянуть еще на более ранние этапы формирования Вселенной.