Stvorene super-sićušne kapi kozmičke juhe. Otkrivaju kako se razvio svemir

Stvorene super-sićušne kapi kozmičke juhe. Otkrivaju kako se razvio svemir
FOTO: 123rf/Vanderbilt University

ZNANSTVENICI sa Sveučilišta Vanderbilt i Colorado u SAD-u uspjeli su stvoriti super-sićušne kapi juhe iz kakve se razvio naš svemir.

Prema suvremenoj kozmološkoj teoriji, rani svemir nije se sastojao od atoma od kakvih se sastoji danas, već od juhe elementarnih čestica kvarkova, leptona i njihovih antičestica koja je nazvana kvark-gluonska plazma. U prvim trenucima nakon velikog praska temperatura i tlak u svemiru bili su jednostavno previsoki da bi se atomi mogli formirati – elementarne čestice velikih energija jurile su uokolo slobodne i sudarale se.

Temperatura svemira tada je bila oko četiri bilijuna Celzijevih stupnjeva, odnosno oko 250.000 puta veća od temperature jezgre Sunca. Tek kada se svemir malo ohladio, u njemu su se počele formirati veće čestice i atomi. Smatra se da je to stanje, nazvano epoha kvarkova, trajalo nekoliko milisekundi i završilo kada je svemir bio star 10^-6 sekundi.

Kvarkovi i gluoni elementarne su čestice koje zajedno čine veće hadrone. Pojednostavljeno govoreći, gluoni snažnom silom poput ljepila povezuju kvarkove u protone i neutrone. Zato se i nazivaju gluonima – od glue, što na engleskom znači ljepilo.

Brojna ranija istraživanja pokazala su da se u sudarima teških jezgara atoma može formirati kvark-gluonska plazma koja se ponaša kao gotovo savršeni fluid – kreće se oko svih zapreka bez gotovo ikakvog trenja. No nitko nije vjerovao da bi ona mogla nastati i u sudarima značajno manjih razmjera. Također, veliki problem do sada je bilo to što je ova plazma izuzetno kratkog vijeka.

Znanstvenici su stoga već neko vrijeme zbunjeni određenim neočekivanim promatranjima za koja su jedni smatrali da predstavljaju malene kapljice subatomskih čestica koje se ponašaju kao gotovo savršeni fluidi, dok su drugi bili uvjereni da tako malene kapi kvark-gluonske plazme ne mogu postojati.

U novom eksperimentu, predstavljenom u časopisu Nature Physics, fizičari Jamie Nagle, Julia Velkovska i njihovi kolege odlučili su potražiti potvrde da u sudarima manjih čestica doista može nastati kvark-gluonska plazma.

Istraživačke grupe s dvaju sveučilišta analizirale su podatke koje je prikupila kolaboracija PHENIX u akceleratoru čestica Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) u Brookhaven National Laboratory u New Yorku istražujući sudare protona, deuterona i jezgara helija-3 s velikim jezgrama zlata pri brzinama blizu brzine svjetlosti. Čestice koje su nastale u takvim sudarima pokazivale su točno onakve uzorke ponašanja kakvi bi se očekivali od kvark-gluonske plazme.

Bliže shvaćanju početaka

Uzorci tokova nastalih čestica imali su tri različita geometrijska oblika – krugova, elipsi i trokuta. Jedan od ključnih nalaza eksperimenta je da se takve kapi kvark-gluonske plazme ponašaju kao fluidi čak i u najmanjim razmjerima.

„Rezultati našeg eksperimenta doveli su nas mnogo bliže odgovoru na pitanje koji su najmanji razmjeri materije ranog svemira koji mogu postojati“, rekao je Nagle.

U sljedećem koraku tim s Brookhaven National Laboratory pokušat će istražiti kvark-gluonsku plazmu još manjih dimenzija.

„Želimo vidjeti koliko malen može biti taj sustav, a da ipak ispoljava kolektivna svojstva“, rekla je  Victoria Greene sa Sveučilišta Vanderbilt.

„Ideja da možemo replicirati veliki prasak minijaturnih razmjera u laboratoriju i razumjeti da je rano stanje svemira bilo savršeno tekuće stanje moglo bi biti važno za razvoj kozmoloških modela“, dodala je.

Znate li nešto više o temi ili želite prijaviti grešku u tekstu?
Učitavanje komentara