„Visatos pradžioje – skysta sriuba.“ Mokslininkai nustėro išvydę, kas vyko pirmosiomis mikrosekundėmis

CERN atliktas eksperimentas atskleidė, kad labai ankstyva Visata buvo kur kas „skystesnė“, nei manyta anksčiau. CMS komandos tyrimas – tai unikalus žvilgsnis į pirmąsias akimirkas po Didžiojo sprogimo.

Naujausiuose tyrimuose buvo panaudoti sunkiųjų atomų branduolių susidūrimai Didžiajame hadronų priešpriešinių srautų greitintuve (LHC), siekiant atkurti sąlygas, vyravusias Visatoje iškart po Didžiojo sprogimo. CMS komandos fizikai pastebėjo pirmąjį savotiško šleifo, kurį palieka per itin karštą branduolinę materiją skriejantis kvarkas, pėdsaką. Šis efektas yra esminis norint suprasti, kaip atrodė vadinamoji kvarkų-gliuonų plazma, atsiradusi pirmosiomis Visatos gyvavimo mikrosekundėmis.

Neseniai paskelbto straipsnio autoriai pabrėžia, kad aukštos energijos sąlygomis, tokiomis kaip susidūrimai LHC, atomo struktūra nustoja egzistuoti. Kvarkai ir gliuonai tuomet juda laisvai už atomų branduolių ribų, sudarydami itin mažus, trumpalaikius materijos lašelius, primenančius skystą „sriubą“, o ne dalelių dujas.

Yi Chenas iš CMS komandos aiškina, kad tyrimo tikslas – pabandyti suprasti, kaip didelės energijos dalelės sąveikauja su tokia karšta plazma. Kvarkas turėtų palikti po savęs pėdsaką, panašų į bangą už ežeru plaukiančios valties. Pėdsako priekyje vyksta intensyvios sąveikos, o už jo plazmoje lieka nedidelis „įdubimas“. Kad užfiksuotų šį subtilų efektą, fizikai panaudojo vadinamąjį Z bozoną kaip indikatorių, kuris susidaro susidūrus su kvarku. Z bozonas praktiškai nesąveikauja su plazma, todėl palieka susidūrimo zoną nepažeistas ir leidžia tiksliai nustatyti kvarko judėjimo kryptį bei išmatuoti dalelių susidarymo efektus jo paliktame pėdsake.

CMS komanda tyrė, kaip kvarkai sąveikauja su plazma, matuodama ryšius tarp Z bozono ir hadronų. Paaiškėjo, kad priešinga kvarko judėjimui kryptimi dalelių skaičius sumažėja mažiau nei 1 procentu. Yi Chenas sako: „Tai labai nedidelis efektas (ir todėl taip ilgai laukta eksperimentinio jo patvirtinimo)“.

Šis nedidelis „įdubimas“ yra įrodymas, kad kvarkas perduoda energiją ir impulsą plazmai, bei patvirtina jos skystąjį pobūdį. Šios anomalijos formos analizė suteikia vertingos informacijos apie „pirmykštės sriubos“ savybes iškart po Didžiojo sprogimo. Tyrėjai pabrėžia, kad jų rezultatai leidžia priartėti prie šiandien nestebimos visatos pradžios rekonstrukcijos ir todėl turi didžiulę reikšmę kosmologijai.

Mokslininkai pabrėžia, kad pastebėtas efektas tėra naujo tyrimų kelio pradžia. Didesnis duomenų kiekis ateityje leis tiksliau pažinti kvarkų-gliuonų plazmos savybes ir jos vaidmenį Visatos istorijoje.