Λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη το Σύμπαν ήταν μια κολλώδης σούπα από μικροσκοπικά σωματίδια, σε υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες και τεράστια πίεση. Τώρα, μια ομάδα φυσικών απαντάει στο ερώτημα «Πόσο παχύρευστο ήταν τον σύμπαν;»
Τα κουάρκ και τα γκλουόνια είναι θεμελιώδη σωματίδια που αποτελούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Στην φύση θα τα βρούμε συνήθως συνδεδεμένα μεταξύ τους, όμως οι ακραίες συνθήκες μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, οδήγησαν στην ξεχωριστή τους ύπαρξη σε μια σούπα μορφή που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων (QGP), σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Μια ομάδα φυσικών από το CERN και το MIT, δημοσίευσαν πρόσφατα τη μελέτη τους Physics Letters B, στην οποία παρατήρησαν για πρώτη φορά πως το QGP έχει πράγματι την συμπεριφορά υγρού.
Τα κουάρκ στο πλάσμα δημιουργούν κύματα καθώς κινούνται με ταχύτητα μέσα στο υλικό, «παρόμοια με μια πάπια που δημιουργεί κυματισμούς μέσα στο νερό», εξήγησαν οι ερευνητές στο MIT News.
«Τώρα βλέπουμε ότι το πλάσμα είναι απίστευτα πυκνό, έτσι ώστε να είναι σε θέση να επιβραδύνει ένα κουάρκ και να παράγει πιτσιλιές και στροβιλισμούς σαν υγρό», εξήγησε ο Yen-Jie Lee, φυσικός του MIT που ηγήθηκε της νέας έρευνας. «Έτσι, το πλάσμα κουάρκ-γκλουονίων είναι πραγματικά μια αρχέγονη σούπα».
Δυστυχώς ακόμα δε γνωρίζουμε πολλά με βεβαιότητα για το πρώιμο σύμπαν. Μέσα στα χρόνια έχουν γίνει αρκετές προτάσεις για θεωρίες και μοντέλα, με βάση τα όσα βλέπουμε, στην προσπάθειά μας να αποτυπώσουμε τις πτυχές των πρώτων ημερών του σύμπαντός μας. Όμως η επιβεβαίωση αυτών των ιδεών μέσω της πειραματικής διαδικασίας είναι αρκετά δύσκολη και οι επιστήμονες διστάζουν να βγάλουν οριστικά συμπεράσματα.
Όμως, στην περίπτωση των QGP έχουμε μια από τις λίγες έννοιες με την οποία συμφωνούν οι επιστήμονες. Πρόκειται για αυτή την αρχέγονη καυτή σούπα, σε θερμοκρασίες μερικών τρισεκατομμυρίων βαθμών. Τελικά αυτή η σούπα κρύωσε με τον χρόνο και κατέστησε δυνατή τη δημιουργία πρωτονίων και νετρονίων, μέσω των οποίων δημιουργήθηκε η ύλη που αποτελεί τα πάντα γύρω μας. Ένα μοντέλο, που επινοήθηκε από τον φυσικό του MIT, Krishna Rajagopal, υποστήριξε ότι ένα σωματίδιο που πετάει μέσα από το QGP θα πρέπει να παράγει ένα ίχνος στο πλάσμα, το οποίο θα κυματίζει και θα πιτσιλάει σαν υγρό.
«Αυτό είναι κάτι για το οποίο πολλοί από εμάς έχουμε υποστηρίξει ότι πρέπει να υπάρχει εδώ και πολλά χρόνια και το οποίο έχουν αναζητήσει πολλά πειράματα», δήλωσε ο Rajagopal, ο οποίος δεν συμμετείχε άμεσα στη νέα εργασία.
Σύμφωνα με τη νέα μελέτη, επαληθεύεται η εκδοχή του Rajagopal για το QGP, κάνοντας χρήση του μποζόνιου Ζ, ένα ουδέτερο και ηλεκτρικές ασθενές σωματίδιο, που χρησιμοποιήθηκε σαν δείκτης για την παρακολούθηση της κίνησης στο πλάσμα, δηλαδή την σούπα που αποτελούσε το Σύμπαν. Δεδομένου ότι το μποζόνιο Ζ δεν είχε ουσιαστικά καμία επίδραση στο πλάσμα, οποιαδήποτε κυματική κίνηση θα προερχόταν από τα κουάρκ, υπέθεσαν οι ερευνητές.
Εντοπίστηκαν supernova που το φως έφτασε και δεν έφτασε ακόμη στη Γη
Φυσικά η ομάδα είχε στη διάθεσή της τα δεδομένα από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων του CERN, όμως η κατάσταση δεν ήταν εύκολη. Με δεδομένη την αστάθεια του QGP, ακόμα και ο ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων της Γης κατάφερε να κρατήσει μια σταγόνα, μόνο για μια στιγμή, μικρότερη από ένα τετράκις εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, σύμφωνα με τη μελέτη.
Όμως, σε αυτό το χρόνιο η επιστημονική ομάδα κατάφερε να μελετήσει 13 δισεκατομμύρια συγκρούσεις, από τις οποίες μόνο οι 2.000 είχαν σαν αποτέλεσμα την παραγωγή μποζονίου Ζ. Στη συνέχεια, χαρτογράφησαν κάθε ένα από αυτά τα συμβάντα σύμφωνα με τα επίπεδα ενέργειας στη σταγόνα QGP, βρίσκοντας ένα συνεπές, «ρευστό μοτίβο πιτσιλιών σε στροβιλισμούς», όπως ακριβώς προβλέφθηκε από το μοντέλο του Rajagopal.
Τα επόμενα πειράματα θα διερευνήσουν το ακριβές μέγεθος, την ταχύτητα και την έκταση αυτών των ιχνών, κάτι που θα πρέπει να αποκαλύψει περισσότερα για τις ιδιότητες του πλάσματος. Για αυτό οι επιστήμονες πιστεύουν πως οι μέθοδοι που δημιούργησαν στη νέα μελέτη, θα μας φέρουν πιο κοντά στην κατανόηση της ύλης στα πρώτα χρόνια της δημιουργίας του σύμπαντος.
«Η μελέτη μας έφερε τα πρώτα καθαρά, σαφή και αδιαμφισβήτητα στοιχεία για αυτό το θεμελιώδες φαινόμενο», δήλωσε στο MIT News ο Daniel Pablos, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Οβιέδο στην Ισπανία, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Έχουμε αποκτήσει την πρώτη άμεση απόδειξη ότι το κουάρκ πράγματι παρασύρει περισσότερο πλάσμα μαζί του καθώς ταξιδεύει», πρόσθεσε ο Lee. «Αυτό θα μας επιτρέψει να μελετήσουμε τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά αυτού του εξωτικού υγρού με πρωτοφανή λεπτομέρεια».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physics Letters B.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
