Fizycy stworzyli stan materii, który wypełniał cały Wszechświat kilka mikrosekund po wielkim wybuchu. Okazało się, ze jest zupełnie inny niż się spodziewali. Zamiast gazu jest raczej jak ciecz. Zrozumienie dlaczego jest właśnie taki powinno przybliżyć fizyków o kolejny krok do zagadki najwcześniejszych chwil życia naszego Wszechświata.

To nie jest jakaś zwykła ciecz. Jej cząsteczki poruszają się kolektywnie niczym ryby, które uczą się pływać i wszystkie naśladują jednego nauczyciela. Taki uwspólniony ruch sprawia, że ciecz ma ekstremalnie niską lepkość i nazywana jest przez fizyków cieczą idealną. Z przeprowadzonych doświadczeń i wykonanych obliczeń wynika, że otrzymany stan ma superniską lepkość co sprawia, że jest najidealniejszą cieczą jaką kiedykolwiek udało się stworzyć człowiekowi.

Naukowcy przed wykonaniem doświadczenia wierzyli, że bedzie to raczej coś w rodzaju pary zawierającej swobodne kwarki i gluony. Nikt się nie spodziewał, że będzie to ciecz.” mówi profesor John Nelson z University of Birmingham, kierownik brytyjskiej grupy międzynarodowego zespołu STAR Collaboration. “Taki wynik był zupełnie nierozważany i niespodziewany – mówi Nelson – i prowadzi nas na nową ścieżkę badań nad materią w ekstremalnych temepraturach i gęstościach wcześniej nieosiągalnych w laboratorium.“.

Nowy stan materii został wytworzony w akceleratorze cząstek Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), który mieści się w Brookhaven National Laboratory. Zderzając centralnie jądra atomów złota prawie z prędkością światła fizycy stworzyli na chwilkę mikroskopową wersję warunków jakie panowały we Wszechświecie kilka mikrosekund po Wielkim Wybuchu. W samym środku zderzenia panowały warunki, które odzwierciedlały warunki panujące w plaźmie o temperaturze miliona milionów stopni (150 tysięcy razy większej niż temperatura w centrum Słońca). Następnie poprzez pomiary zlokalizowano cząstki i w tym momencie zaczeły się dziać rzeczy zaskakujące.

Zamiast odseparowanego, swobodnego ruchu pojedyńczych cząstek, jakby formujących gaz, naukowcy zauważyli dowody na to, że ruch odbywa się w sposób kolektywny, tak jakby cząstki umówły się w jaki sposób będą wypływać ze środka zderzenia. Wierząc w model standardowy musimy przyjąć, że dominującą rolę w tym oddziaływaniu mają oddziaływania silne, co prowadzi do przekonania, że plazma gluonowo-kwarkowa zachowuje się jak ciecz!

Eksperymenty tego typu zwiększają naszą wiedzę na temat tego jak wyglądał Wszechświat zaraz po wielkim wybuchu i dają lepsze zrozumienie jak wyglądała dynamika w tak egzotycznym stanie. Niespodziewane odkrycie nowego stanu materii pozostawia fizykom teoretykom do rozstrzygniecia czy przypadkiem obecne modele teoretyczne są prawdziwe i czy są zgodne z eksperymentami takimi jak ten.

Wczesny Wszechświat był miejscem superekstremalnych temperatur, gęstości i energii. Jak wiemy, zwykła materia w takich warunkach nie może istnieć. Atomy i ich jądra rozpadają się na najmniejsze znane nam dziś cząstki – kwarki, leptony i bozony oddziaływania.


Od ponad dwudziestu lat fizycy poszukiwali sposobu na wytworzenie plazmy gluonowo-kwarkowej, gdyż to mogłoby nas przybliżyć do najwcześniejszych momentów istnienia Wszechświata i poznać strukturę materii. Ostatnie doświadczenia okazały się jeszcze bardziej zaskakujące niż ktokolwiek się spodziewał i zupełnie zmieniły nasz sposób patrzenia na dalsze eksperymenty.

Są pewne przesłanki płynące z teorii strun (teorii unifikującej w pewien sposób oddziaływania grawitacyjne z pozostałymi) mówiące, że plazma gluonowo-kwarkowa powinna się zachowywać jak ciecz. Jednak otrzymane wyniki ilościowo zupełnie nie pasują do tych otrzymanych w doświadczeniu. Być może będzie to kolejne światełko dla fizyków poszukujących teorii bardziej fundamentalnej niż model standardowy, który jak na razie zawsze wychodził obronną ręką.


Pierwsze badania nad zderzeniem jąder złota były przeprowadzone ponad cztery lata temu. Po pierwszych eksperymentach zdano sobie sprawę, że wchodzimy w tę strefę fizyki, która jeszcze nie była znana. Dziś jednak dopiero po części potrafimy odpowiedzieć na pytanie “Co zaobserwowaliśmy?“.

Autor

Tomasz Sowiński

Komentarze

  1. Oskar.K    

    Dlaczego tak późno? — O ile pamiętam czytałem o tym jakieś parę miesięcy temu w gazecie.

    1. Tomek S.    

      Teraz dzialaja teoretycy

      > O ile pamiętam czytałem o tym jakieś parę miesięcy temu w gazecie.

      To i tak czytales to niedawno. Ja czytalem na ten temat juz ze 3 lata temu. Dopiero jednak ostatnio udalo sie potwierdzic otrzymane wyniki i zaczynaja dzialac teoretycy. Badania naukowe to nie sa newsy FAKTu! Tu czas dziala na korzysc.

      Pozdrawiam,
      Tomek S.

  2. NitaJerzy    

    Człowiek — Człowiek to może
    nie pierworodny
    ale kwazaropodobny i nieodrodny
    syn Wielkiego Wybuchu
    od zawsze
    bawiący się
    zapałkami
    mogącymi spowodować
    nowy Wielki Pożar Nieba
    czekającego dopiero
    na swoje wykreowanie.

Komentarze są zablokowane.