Изначально Воссоздан «Суп» Большого Взрыва

{h1}

Воссоздание супа частиц, последовавшее сразу после большого взрыва, может внести вклад в физическую «теорию всего».

Изначальный суп материи, существовавший всего через доли секунды после Большого взрыва, теперь воссоздается в самых мощных коллайдерах частиц в мире.

Такие исследования могут помочь не только пролить свет на экзотические состояния материи, но также и на то, существуют ли дополнительные измерения реальности, открытие, которое может привести к так называемой «теории всего», говорят исследователи.

Сердца атомов, из которых мы сделаны, состоят из протонов и нейтронов. Эти субатомные частицы, в свою очередь, состоят из строительных блоков, известных как кварки, которые склеены между собой частицами, метко названными глюонами.

Кварки чрезвычайно тесно связаны между собой глюонами. Однако в первые десять миллионов раз после Большого взрыва Вселенная была достаточно горячей, чтобы разлучить кварки. Результатом была бы горячая плотная смесь кварков и глюонов, известная как кварк-глюонная плазма. Многое остается неясным относительно того, на что был бы похож этот изначальный суп, так как кварки и глюоны могут взаимодействовать друг с другом чрезвычайно сложными способами.

«У нас есть новое состояние вещества, для которого мы можем записать математический закон, регулирующий его свойства, в одну строку, но после 30 лет теоретических исследований мы все еще не понимаем его микроскопическую структуру даже в грубых терминах», - сказал физик-теоретик. Берндт Мюллер из Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина. «Причина этого в том, что нам все еще не хватает математики, которая позволяла бы нам предсказывать структуру и свойства кварк-глюонной плазмы, исходя из ее основного закона физики. Мы можем вычислить некоторые из ее свойства с помощью сырых компьютерных мощностей, но это не говорит нам, как это работает ".

Новые горизонты

Теперь самые мощные в мире коллайдеры частиц воссоздают этот исконный суп, нагревая вещество за пределы 3,6 триллиона градусов по Фаренгейту (2 триллиона градусов по Цельсию). Надежда состоит в том, что лучшее понимание кварк-глюонной плазмы может пролить свет на эволюцию Вселенной. [Искаженная физика: 7 умопомрачительных находок]

Рассматриваемые коллайдеры берут тяжелые ионы - атомы, у которых удалено внешнее облако электронов, - и ударяют их лучами друг о друга, когда они движутся почти со скоростью света. Это на короткое время освобождает составляющие их кварки и глюоны.

Релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке был первым в мире коллайдером с тяжелыми ионами и исследовал плазму кварк-глюонов с 2000 года. Самый мощный ускоритель частиц в мире, Большой адронный коллайдер (LHC) на французско-швейцарской границе также сталкивается с тяжелыми ионами, хотя только около месяца в год.

Удивительно, но эксперименты в RHIC показали, что кварк-глюонная плазма - почти идеальная жидкость, «лучшая жидкость из когда-либо обнаруженных», сказал Мюллер WordsSideKick.com. Это означает, что они текут практически без вязкости (или сопротивления), как позже подтвердили данные LHC.

Ученые ожидали, что кварк-глюонная плазма будет вести себя больше как газ, составляющие которого слабо взаимодействуют друг с другом. Тот факт, что они ведут себя больше как жидкость, предполагает, что их компоненты взаимодействуют друг с другом сильнее.

Неожиданно такое поведение жидкости предсказывается в сценариях, включающих теории суперструн. Эти сценарии предполагают наличие дополнительных измерений реальности, отличных от пространства и времени, для объединения существующих моделей взаимодействия сил вселенной в единую всеобъемлющую теорию. Таким образом, полученные данные коллайдера позволяют предположить, что дальнейшее исследование кварк-глюонной плазмы может помочь собрать доказательства, необходимые для открытия «теории всего».

«В последние десятилетия были предприняты огромные усилия для изучения физических явлений, возникающих из суперструнных теорий, с их дополнительными измерениями», - сказал Мюллер. «Кварк-глюонная плазма является испытательным стендом для этих весьма спекулятивных идей. Возможно, это немного преувеличено, но вы, возможно, могли бы сказать, что эксперименты с тяжелыми ионами в RHIC и LHC в настоящее время предоставляют нам лучшие тесты того, как определенные аспекты теории струн может работать ". [Топ 10 необъяснимых явлений]

Загадочная материя

Кварк-глюонная плазма может также пролить свет на другие экзотические состояния материи, составляющие которых сильно взаимодействуют с другими, и в которых странный мир квантовой физики играет ключевую роль. Один пример включает конденсаты Бозе-Эйнштейна, где многие атомы работают вместе, по существу, ведут себя как гигантские «суператомы».

«Существует большой толчок к изучению новых возможностей, предоставляемых квантовой механикой для конструирования новых материалов с экзотическими свойствами», - сказал Мюллер. «Вы можете назвать это« квантовой инженерией ».

Недавние усовершенствования в RHIC увеличили количество частиц, с которыми он сталкивается, расширили диапазон энергий, на которых он работает, и улучшили точность его детекторов, которые должны помочь ему лучше анализировать кварк-глюонную плазму. LHC также поможет проверить выводы RHIC.

Исследования в RHIC и LHC также начинают экспериментально исследовать загадочное состояние вещества, которое может существовать до образования кварк-глюонной плазмы, плотной смеси глюонов, известной как «плазма».

«Данные продолжают удивлять нас», - сказал Мюллер.

Мюллер и его коллега Барбара Джакак подробно рассказали об этом исследовании в номере журнала Science от 20 июля.

Следите за WordsSideKick.com в Твиттере @wordssidekick, Мы также на facebook .






Научные открытия

Исследования


Новости науки


Углеродный След Вина
Углеродный След Вина

Почему Мы Отключаемся?
Почему Мы Отключаемся?

Как Работают Ракеты
Как Работают Ракеты

За Ирэн: Будущие Ураганы Станут Хуже
За Ирэн: Будущие Ураганы Станут Хуже

Как Работают Тесселяции
Как Работают Тесселяции


RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com