Екип от изследователи постигна напредък в разбирането на това как някои от най-тежките частици във Вселената се държат при екстремни условия, подобни на тези, които са съществували непосредствено след Големия взрив. Изследването, публикувано в Physics Reports, дава нов поглед върху фундаменталните сили, които са оформили нашата Вселена и продължават да направляват нейната еволюция днес.
Повече за новото изследване
Изследването, проведено от международен екип от Университета в Барселона, Индийския технологичен институт и Тексаския университет, се фокусира върху частици, съдържащи тежки кварки - градивните елементи на някои от най-масивните съществуващи частици.
Още: Астероидът, който може да разруши световната икономика
Тези частици, известни като чаровни и долни адрони, предлагат уникални възможности за разбиране на материята при условия, които на практика е невъзможно да бъдат пресъздадени по естествен път на Земята.
За да изследват тези екстремни условия, учените сблъскват атомни ядра със скорост, близка до тази на светлината, с помощта на масивни ускорители на частици като Големия адронен колайдер (LHC) и Релативисткия колайдер на тежки йони (RHIC).
Тези сблъсъци предизвикват температури, над 1000 пъти по-високи от тези в центъра на Слънцето, като за кратко време създават състояние на материята, наречено кварк-глуонна плазма - „супа“ от фундаментални частици, съществувала микросекунди след Големия взрив.
Когато тази невероятно гореща плазма се охлажда, тя се превръща в адронна материя - фаза, съставена от познати частици като протони и неутрони, както и от други екзотични частици, наречени бариони и мезони. Разбирането на този преход помага на учените да съберат в едно цяло как материята се е развила в ранната Вселена от хаотична супа от фундаментални частици в структурираната материя, която виждаме днес.
Още: Това официално е най-голямото нещо в нашата Вселена (размерът ще ви шокира)
Тежките кварки действат като малки сензори в тези екстремни условия. Тъй като са толкова масивни, те се движат по-бавно от по-леките частици и взаимодействат по различен начин със заобикалящата ги среда. Това ги прави идеални за изследване на свойствата на горещата, плътна материя, през която се движат.
Представете си това като пускане на тежка топка в препълнен плувен басейн. Дори след като първоначалният плясък и най-големите вълни се успокоят, топката продължава да се блъска в плувците и да се движи през водата. По същия начин тежките частици, създадени при ядрени сблъсъци, продължават да взаимодействат с други частици около тях, дори след като най-горещата и хаотична фаза е преминала.
Защо новото изследване е важно
Още: Ето кога Вселената ще започне да се свива
Предишните изследвания бяха съсредоточени предимно върху началната, изключително гореща фаза на кварк-глуонната плазма. Това ново изследване обаче разкрива, че последващата фаза на охлаждане, когато системата се превръща в адронна материя, играе решаваща роля в определянето на поведението на частиците и на това, което учените могат да наблюдават в своите експерименти.
Изследователите проучиха как тежките адрони, особено мезоните D и B (частици, съдържащи чармов и долен кварк), взаимодействат с по-леки частици по време на този преходен период.
Тези взаимодействия влияят върху измерими величини като моделите на потока на частиците и загубата на енергия, предоставяйки ценни данни за фундаменталните свойства на материята при екстремни условия.
Разбирането на поведението на тежките частици в горещата материя е от съществено значение за картографирането на свойствата на ранната Вселена и на фундаменталните сили, които я управляват. Откритията също така поставят основите на бъдещи експерименти при по-ниски енергии, включително планираните изследвания в суперпротонния суперсинхротрон на ЦЕРН и предстоящото съоръжение FAIR в Германия.
Тези изследвания помагат да се отговори на фундаментални въпроси за това как нашата Вселена е еволюирала от най-ранните си моменти в сложния космос, който наблюдаваме днес.
Като изучават материята при възможно най-екстремните условия, учените продължават да разкриват тайните на нашия произход и на силите, които оформят самата реалност.
