Получен самый точный снимок первичной плазмы Вселенной

Фото из открытых источников

Большой адронный коллайдер позволил физикам представить максимально полно картину кварк-глюонной плазмы, то есть, первичного вещества, заполнявшего космос сразу после Большого взрыва. Результатами эксперимента ALICE авторы поделились в журнале Nature Communications.

Считается, что в первые доли секунды после рождения Вселенная была горячим и плотным первичным «супом» - кварк-глюонной плазмой. Для воссоздания этого состояния, сотрудники CERN провели эксперимент на 27-километровом кольцевом ускорителе, что расположен глубоко под Французскими Альпами. Они сталкивали ядра железа на почти световых скоростях.

Команде ALICE удалось получить новые данные о кварк-глюонной плазме, которые позволили выявить общую закономерность в трех типах столкновений: между протонами, между протонами и ядрами свинца, а также между самими ядрами свинца. Что помогает понять, как именно складывалась плазма после Большого взрыва. Оказалось, что она может формироваться при более мелких столкновениях частиц, нежели учёные считали раньше.

Одним из базовых признаков кварк-глюонной плазмы является неравномерный выброс частиц. Они летят не во все стороны одинаково, а в некотором предпочтительном направлении. Физики называют это анизотропным потоком. На промежуточных скоростях такой поток зависит от числа кварков, которые формируют частицы. У тяжелых частиц с тремя кварками выявлен более сильный поток, чем у более легких частиц из двух кварков. Эксперты пришли к выводу, что это определяется процессом сборки кварков в более крупные частицы. Чем больше кварков, тем мощнее поток.

В новом эксперименте коллаборация ALICE замерила анизотропный поток для различных частиц, что рождены при столкновениях протон-протон и протон-свинец. Командой были выделены частицы, летящие вместе, что позволило подтвердить: во всех видах столкновений крупные частицы имеют более сильный поток, а мелкие — более слабый на промежуточных скоростях.

Авторы работы отмечают, что это первое наблюдение подобной картины потока Полученные результаты подтвердили версию о том, что расширяющаяся система кварков имеется даже при малых размерах зоны столкновения.

Командой ALICE также проведено сравнение своих наблюдений с компьютерными моделями формирования кварк-глюонной плазмы. Они логично совпали с теми моделями, что учитывали образование крупных и мелких частиц. А вот модели, не принимающие во внимание этот процесс, не воспроизвели наблюдаемую картину.

При этом даже самые чёткие модели не до конца объясняют все наблюдаемые нюансы. Ученые надеются, что на вопросы помогут ответить столкновения других частиц — размером между протоном и железом. Тем не менее, ученым удалось сделать еще один шаг к пониманию условий, существовавших на самой заре Вселенной.