Ученые выяснили, что произошло в первую микросекунду Большого взрыва

Физики, работающие на детекторе ALICE Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе, исследовали, что случилось с кварк-глюонной плазмой — самой ранней материей из когда-либо существовавших — во время первой микросекунды Большого взрыва. Статья с результатами опубликована в журнале Physics Letters B, передает РИА Новости.

В соответствии с современными научными представлениями, примерно 14 миллиардов лет назад наша Вселенная от состояния космологической сингулярности, характеризующегося бесконечной плотностью и температурой вещества, перешла к стремительному расширению. Этот процесс ученые назвали Большим взрывом.

В процессе быстрого расширения возникли все известные виды вещества — частицы, атомы, звезды, галактики и жизнь в том виде, в каком мы ее знаем сегодня. Но сами процессы возникновения первичного вещества ученым пока не до конца понятны.

Исследователи, работающие в эксперименте ALICE (A Large Ion Collider Experiment) Большого адронного коллайдера изучили вещество под названием кварк-глюонная плазма, которое было единственной материей, существовавшей в течение первой микросекунды Большого взрыва. Результаты эксперимента позволили восстановить уникальную историю того, как материя развивалась на ранней стадии становления Вселенной.

"Сначала плазма, состоящая из кварков и глюонов, была разделена горячим расширением Вселенной. Затем частицы кварков преобразовались в так называемые адроны. Адрон с тремя кварками образует протон, который является частью атомных ядер. Эти ядра — строительные блоки, из которых состоит Земля, мы и окружающая нас Вселенная", — приводятся в пресс-релизе Копенгагенского университета слова одного из участников исследования доктора Ю Чжоу (You Zhou), доцента Института Нильса Бора.

Кварк-глюонная плазма (КГП) присутствовала в первые 0,000001 секунды Большого взрыва, а затем исчезла из-за расширения. В эксперименте в ЦЕРНе исследователи смогли воссоздать это первое в истории Вселенной вещество и проследить, что с ним произошло.

"Коллайдер сталкивает ионы плазмы между собой с огромной скоростью — почти со скоростью света. Это позволяет увидеть, как КГП превращается в ядра атомов и строительные блоки жизни", — объясняет Ю Чжоу.

Исследователи разработали алгоритм, который позволил проанализировать коллективное расширение большего количества частиц КГП одновременно. Результаты анализа показали, что изначально кварк-глюонная плазма была текучей жидкостью, но с течением времени меняла свою форму, что отличает ее от других форм материи.

"В течение долгого времени исследователи думали, что плазма представляет собой форму газа, — продолжает ученый. — Но наш анализ подтвердил экспериментальные наблюдения на адронном коллайдере. КГП, подобно воде, имеет гладкую мягкую текстуру, а форма ее со временем плавно меняется, что довольно удивительно и отличается от любого другого вещества, которое мы знаем и от того, чего мы ожидали".

Эксперименты с кварк-глюонной плазмой продолжаются в ЦЕРНе более двадцати лет. Более десяти лет назад был создан специальный детектор для тяжелых ионов ALICE.

"Каждое открытие — это кирпичик, который увеличивает наши шансы узнать правду о Большом взрыве. Нам потребовалось около двадцати лет, чтобы выяснить, что кварк-глюонная плазма была текучей, прежде чем превратилась в адроны и строительные блоки жизни. Поэтому любые новые знания о постоянно меняющемся поведении плазмы — это большой прорыв", — заключает Ю Чжоу.