Ученые выяснили, что произошло в первую микросекунду Большого взрыва

© CfA/M. Weiss

Соглаcно современным научным представлениям, примерно 14 миллиардов лет назад наша Вселенная перешла от состояния космологической сингулярности, характеризующегося бесконечной плотностью и температурой вещества, к стремительному расширению. Это называется Большим взрывом. В результате него возникли все известные виды вещества: частицы, атомы, звезды, галактики, а также жизнь в том виде, в каком мы ее знаем сегодня. Но сами процессы возникновения первичного вещества ученым пока понятны не до конца.

Участники эксперимента ALICE (A Large Ion Collider Experiment) Большого адронного коллайдера изучили вещество под названием кварк-глюонная плазма — единственную материю, существовавшую в самую первую микросекунду Большого взрыва. Это позволило 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.

Ученые разработали алгоритм, который позволил проанализировать коллективное расширение большего количества частиц КГП одновременно. Результаты показали, что изначально кварк-глюонная плазма была текучей жидкостью, но со временем меняла форму.

«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.