Baby vesolje

V današnjem Znanstvenem britoffu o obnašanju snovi v prvi mikrosekundi po velikem poku, ko je bila ta v stanju plazme kvarkov in gluonov. Nekoč so menili, da je tako imenovana kvark-gluonska plazma po strukturi podobna plinu, zdaj pa so rezultati meritev detektorja ALICE na velikem hadronskem trkalniku znova pokazali, da je v resnici bolj podobna idealni tekočini. Svoja dognanja so objavili v reviji Physics Letters B.

Pred slabimi štirinajstimi milijardami let se je naše vesolje z velikim pokom začelo širiti in nastali so gradniki, ki tvorijo snov v vesolju. Čeprav še vedno ni povsem jasno, kaj se je zgodilo na samem začetku, danes vemo, da je v prvi mikrosekundi po velikem poku obstajala le kvark-gluonska plazma, juha kvarkov in gluonov. Ta se je zaradi nadaljnjega širjenja in ohlajanja vesolja porazgubila, saj so se kvarki združili v hadrone. Hadroni so delci, sestavljeni iz dveh ali treh kvarkov. Mednje uvrščamo denimo delce v jedru atoma, protone in nevtrone, ki so gradniki snovi.

Raziskovalci in raziskovalke so s pomočjo meritev detektorja ALICE na velikem hadronskem trkalniku v Cernu podrobneje preučili kvark-gluonsko plazmo. Ta nastaja ob relativističnih trkih svinčevih ionov pri velikih energijah, ko njihova jedra raznese, protoni in nevtroni v njihovi notranjosti pa razpadejo. Z opazovanjem dinamike teh produktov v prvih mikrosekundah po trku pridobimo informacije tudi o obnašanju plazme ob nastanku vesolja.

Meritve trkov so raziskovalci in raziskovalke obdelali s posebnim algoritmom, sposobnim opazovanja fizikalnih količin, ki vsebujejo samo večdelčne korelacije. Te količine so ključne za razumevanje dinamike izredno vroče in goste snovi – kvark-gluonske plazme – in do sedaj še niso bile opazovane. Meritve so primerjali še z hidrodinamskimi simulacijami, pri katerih je tradicionalno težko izbrati pravilne začetne pogoje. Razlog za to je v tem, da je sistem močno nelinearen in zato občutljiv na podrobnosti v začetnem stanju. Na podlagi primerjave so lahko pojasnili vloge korelacij višjih redov v časovni dinamiki plazme.

Čeprav se na prvi pogled odkritje neke lastnosti plazme zdi kot le droben detajl, to drastično spremeni naš pogled na začetke vesolja.

Na naslednje odkritje kvark-gluonskih plazma piškotov čaka vajenec Filip.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037026932100294X?via%3Dihub