Изследователи от Университета в Копенхаген са изследвали какво се е случило със специфичен вид плазма - първата материя във Вселената, по време на първата микросекунда от Големия взрив. Откритията им са част от пъзела за еволюцията на Вселената, каквато я познаваме днес.

Преди около 14 милиарда години нашата Вселена се променила от много по-гореща и плътна към радикално разширяване - процес, който учените наричат Големия взрив.

И въпреки че знаем, че това бързо разширение създало частици, атоми, звезди, галактики и живота, какъвто го познаваме днес, подробностите за това как се е случило все още са неизвестни.

Сега ново проучване, проведено от изследователи от Университета в Копенхаген, разкрива как всичко е започнало.

"Проучихме вещество, наречено кварк-глюонна плазма (Quark-Gluon Plasma), което е била единствената материя, която съществувала през първата микросекунда от Големия взрив. Нашите резултати ни разказват уникална история за това как плазмата е еволюирала в ранния етап на Вселената", обяснява Ви Джоу, доцент в Института Нилс Бор, Университет в Копенхаген.

"Първо плазмата, която се състояла от кварки и глюони, била разделена от горещото разширение на Вселената. След това парчетата кварк се преобразували в така наречените адрони. Адрон с три кварка прави протон, който е част от атомните ядра. Тези ядра са градивните елементи, които съставляват Земята, нас самите и Вселената, която ни заобикаля", добавя той.

Плазмата (QGP) съществува в първата 0,000001 секунда на Големия взрив и след това изчезва поради разширяването. Но използвайки Големия адронен колайдер в ЦЕРН, изследователите успяха да пресъздадат тази първа материя в историята и да проследят какво се е случило с нея.

"Колайдърът разбива йоните от плазмата с голяма скорост - почти колкото скоростта на светлината. Това ни дава възможност да видим как QGP еволюира от собствената си материя до ядрата в атомите и градивните елементи на живота", казва Ви Джоу.

В допълнение към използването на Големия адронен колайдер, изследователите също така разработили алгоритъм, който е в състояние да анализира колективното разширяване на повече произведени частици наведнъж, отколкото е било възможно преди. Техните резултати показват, че тази първоначална плазма е била във флуидна (течна) форма и се отличава от всяка друга материя с постоянната промяна на формата си с течение на времето.

"Дълго време изследователите смятаха, че плазмата е била газообразна, но нашият анализ потвърждава последното измерване на етапа, където Адронният колайдер показа, че QGP е флуидна и има гладка мека текстура като водата. Новите подробности, които предоставяме, са, че плазмата е променила формата си с течение на времето, което е доста изненадващо и различно от всяка друга материя, която познаваме и от това, което бихме очаквали ", казва Ю Жу.

Въпреки че може да изглежда малък детайл, това ни доближава с една крачка до решаването на пъзела на Големия взрив и как Вселената се е развила в първата микросекунда, уточнява той.

"Всяко откритие е тухла, която подобрява шансовете ни да разберем истината за Големия взрив. Отне ни около 20 години да разберем, че кварк-глюонната плазма е била течна, преди да се превърне в адрони и градивни елементи на живота. Затова новите ни знания за непрекъснато променящото се поведение на плазмата са основен пробив за нас ", заключава Ю Жу.

Проучването е публикувано в списанието Physics Letters B.

S. Acharya et al, Measurements of mixed harmonic cumulants in Pb–Pb collisions at sNN=5.02 TeV, Physics Letters B (2021).DOI: 10.1016/j.physletb.2021.136354