Füüsikud lõid Brookhaveni riiklikus laboratooriumis relativistliku raskete ioonide põrkeseadme abil kolme erineva kujuga kvark-glüooni plasmaplasmasid. See plasma on eksootiline tüüpi aine, mis täitis universumi esimestel millisekunditel pärast Suurt Pauku.
(Pilt: © Javier Orjuela Koop)
Esimese suure sekundi jooksul pärast Suurt Pauku oli universum kõike muud kui kvarkide ja gluoonide äärmiselt kuum "supp" - subatomilised osakesed, mis muutuksid prootonite ja neutronite ehitusplokkideks. Nüüd, 13,8 miljardit aastat hiljem, on teadlased selle ürgse supi laboris uuesti loonud.
Kasutades New Yorgis Uptonis Brookhaveni riiklikus laboratooriumis asuvat relativistlikku raskete ioonide põrkevahendit, tekitasid füüsikud selle kvargi-glüoni plasma pisikesi tilka, purustades omavahel erinevaid prootonite ja neutronite kombinatsioone. Nende krahhide ajal purunesid prootoneid ja neutroneid moodustanud kvargid ja gluoonid ning käitusid vedelikuna, leidsid teadlased.
Sõltuvalt sellest, millist osakeste kombinatsiooni teadlased kokku purustasid, moodustasid pisikesed vedelad plasmakehad ühe kolmest selgelt eristuvast geomeetrilisest kujust: ringidest, ellipsidest või kolmnurkadest. [Pildid: Tagasi suure paugu ja varase universumi poole]
"Meie eksperimentaalne tulemus on viinud meid palju lähemale vastamisele küsimusele, milline on kõige väiksem varajase universumi mateeria kogus, mis võib eksisteerida," ütles uuringus osalenud Colorado Boulderi ülikooli füüsik Jamie Nagle avalduses.
Kvaar-glüloonplasmid loodi esmakordselt Brookhavenis 2000. aastal, kui teadlased purustasid kuldiaatomite tuumad. Seejärel trotsisid Genfi suure hadronite põrkeseadme teadlased ootusi, kui nad lõid plasma, purustades kaks prootonit. "See oli üllatav, kuna enamik teadlasi arvas, et üksikud prootonid ei suuda tarnida piisavalt energiat, et teha midagi, mis võiks voolata nagu vedelik," ütlesid UC Boulderi ametnikud avalduses.
Nagle ja ta kolleegid otsustasid katsetada selle eksootilise oleku vedelikke, luues sellest pisikesi tiba. Kui plasma käitub tõepoolest vedelikuna, peaksid väikesed gloobused suutma oma kuju hoida, ennustasid teadlased.
"Kujutage ette, et teil on kaks tilka, mis laienevad vaakumisse," sõnas Nagle. "Kui kaks tilka on tõepoolest lähestikku, siis laienedes jooksevad nad üksteise sisse ja suruvad üksteisele vastu ning just see loobki selle mustri."
"Teisisõnu, kui viskate kaks kivi lähestikku asuvasse tiiki, voolavad nendest löökidest pärit kortsud üksteisesse, moodustades mustri, mis sarnaneb ellipsiga," ütlesid UC Boulderi ametnikud. "Sama võib juhtuda ka siis, kui purustada prooton-neutronipaar, mida nimetatakse deuterooniks, millekski suuremaks ... Samamoodi võib prooton-prooton-neutrontrio, tuntud ka kui heelium-3 aatom, laieneda millekski sarnaseks. kolmnurgaks ".
Neid prootonite ja neutronite erinevaid kombinatsioone kulla aatomitesse valguse kiiruse lähedal lähenedes suutsid teadlased teha täpselt seda, mida nad lootsid: luua kvark-gluoni plasma elliptilised ja kolmnurksed plekid. Kui teadlased purustasid kulla aatomisse ühe prootoni, oli tulemuseks ürgse supi ümmargune kämp.
Need lühikese elueaga kvarglülooni plasmatilgad saavutasid triljoneid kraadi Celsiuse kraadi. Teadlaste arvates võiks seda tüüpi ainete uurimine "aidata teoreetikutel paremini mõista, kuidas universumi algses kvark-glüooni plasmas jahutati millisekundite jooksul, sünnitades esimesi olemasolevaid aatomeid", ütlesid UC Boulderi ametnikud.
Selle uuringu tulemused avaldati 10. detsembril ajakirjas Nature Physics.
