Odtworzono Pierwotną „Zupę” Big Bang

{h1}

Odtworzenie zupy cząstek, która nastąpiła bezpośrednio po wielkim wybuchu, może przyczynić się do „teorii wszystkiego” fizyki.

Pierwotna zupa materii, która istniała zaledwie ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu, jest teraz odtwarzana w najpotężniejszych zderzaczach cząstek na świecie.

Takie badania mogą pomóc nie tylko rzucić światło na egzotyczne stany materii, ale także na to, czy istnieją dodatkowe wymiary rzeczywistości, odkrycie, które może pomóc w opracowaniu tak zwanej „teorii wszystkiego”, twierdzą naukowcy.

Serca atomów, z których jesteśmy zbudowani, składają się z protonów i neutronów. Te subatomowe cząstki z kolei są zbudowane z bloków budulcowych zwanych kwarkami, które są sklejone ze sobą przez cząstki o odpowiednich nazwach gluony.

Kwarki są wyjątkowo ściśle związane gluonami. Jednak w pierwszych dziesięciu milionach sekundy po Wielkim Wybuchu wszechświat był wystarczająco gorący, aby rozdzielić kwarki. Rezultatem byłaby gorąca gęsta mieszanka kwarków i gluonów znana jako plazma kwarkowo-gluonowa. Wiele pozostaje niepewnych, jak wyglądałaby ta pierwotna zupa, ponieważ kwarki i gluony mogą ze sobą oddziaływać w niezwykle skomplikowany sposób.

„Mamy nowy stan materii, dla którego możemy zapisać prawo matematyczne rządzące jego właściwościami w jednym wierszu, ale po 30 latach badań teoretycznych nadal nie rozumiemy jego mikroskopijnej struktury nawet w przybliżeniu” - powiedział fizyk teoretyczny Berndt Müller z Duke University w Durham, Karolina Północna „Powodem tego jest to, że wciąż brakuje nam matematyki, która pozwoliłaby nam przewidzieć budowę i właściwości plazmy kwarkowo-gluonowej na podstawie jej podstawowego prawa fizyki. Możemy obliczyć niektóre z jej właściwości za pomocą surowej mocy komputera, ale to nie mówi nam, jak to działa. ”

Nowe Horyzonty

Teraz najpotężniejsze zderzacze cząstek na świecie odtwarzają tę pierwotną zupę, ogrzewając materię powyżej 3,6 tryliona stopni Fahrenheita (2 tryliony stopni Celsjusza). Mamy nadzieję, że lepsze zrozumienie plazmy kwarkowo-gluonowej może rzucić światło na ewolucję wszechświata. [Twisted Physics: 7 oszałamiających wyników]

Zderzaki, o których mowa, biorą ciężkie jony - atomy, które usunęły zewnętrzną chmurę elektronów - i uderzają je w siebie, gdy podróżują z prędkością prawie światła. To na krótko uwalnia ich składowe kwarki i gluony.

Relatywistyczny zderzacz ciężkich jonów (RHIC) w Brookhaven National Laboratory w Nowym Jorku był pierwszym na świecie zderzaczem ciężkich jonów i badał plazmę kwarkowo-gluonową od 2000 r. Najsilniejszy akcelerator cząstek na świecie, Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) na granicy francusko-szwajcarskiej zderza się także ciężkie jony, chociaż tylko około jednego miesiąca rocznie.

Co zaskakujące, eksperymenty w RHIC ujawniły, że plazma kwarkowo-gluonowa jest prawie idealną cieczą, „najlepszą cieczą, jaką kiedykolwiek odkryto”, powiedział Müller WordsSideKick.com. Oznacza to, że płyną one praktycznie bez lepkości (lub oporu), dane później potwierdzone przez LHC.

Naukowcy spodziewali się, że plazma kwarkowo-gluonowa będzie zachowywać się bardziej jak gaz, którego składniki oddziałują ze sobą słabo. Fakt, że zachowują się bardziej jak ciecz, sugeruje, że ich składniki oddziałują ze sobą silniej.

Nieoczekiwanie takie zachowanie cieczy jest przewidywane w scenariuszach obejmujących teorie superstrun. Scenariusze te sugerują istnienie dodatkowych wymiarów rzeczywistości innych niż przestrzeń i czas w celu połączenia istniejących modeli działania sił wszechświata w jedną wszechogarniającą teorię. Te odkrycia zderzaczy cząstek sugerują zatem, że dalsze badania plazmy kwarkowo-gluonowej mogą pomóc w zebraniu dowodów potrzebnych do odkrycia „teorii wszystkiego”.

„W ostatnich dziesięcioleciach podjęto ogromny wysiłek, aby zbadać zjawiska fizyczne powstające w ramach teorii superstrun z ich dodatkowymi wymiarami” - powiedział Müller. „Plazma kwarkowo-gluonowa jest poligonem doświadczalnym dla tych bardzo spekulacyjnych pomysłów. Może to być nieco zawyżone, ale można by powiedzieć, że eksperymenty z ciężkimi jonami w RHIC i LHC zapewniają nam obecnie najlepsze testy tego, jak pewne aspekty teorii strun może działać ”. [Top 10 niewyjaśnionych zjawisk]

Tajemnicza materia

Plazmy kwarkowo-gluonowe mogą również rzucić światło na inne egzotyczne stany materii, których składniki silnie oddziałują na inne, w których dziwny świat fizyki kwantowej odgrywa kluczową rolę. Jeden przykład obejmuje kondensaty Bosego-Einsteina, w których wiele atomów współpracuje ze sobą, zachowując się zasadniczo jak gigantyczne „superatomy”.

„Istnieje duży nacisk na odkrywanie nowych możliwości mechaniki kwantowej w zakresie projektowania nowych materiałów o egzotycznych właściwościach” - powiedział Müller. „Możesz to nazwać„ inżynierią kwantową ”.”

Ostatnie ulepszenia w RHIC zwiększyły rodzaje zderzanych cząstek, rozszerzyły zakres energii, w których działa, i poprawiły precyzję detektorów, które powinny pomóc mu lepiej analizować plazmy kwarkowo-gluonowe. LHC pomoże również przetestować ustalenia RHIC.

Badania w RHIC i LHC zaczynają teraz eksperymentalnie badać tajemniczy stan materii, który może istnieć przed formą plazmy kwarkowo-gluonowej, gęstą mieszanką gluonów zwaną „glasą”.

„Dane nadal nas zaskakują” - powiedział Müller.

Müller i jego kolega Barbara Jacak szczegółowo opisali te badania w numerze czasopisma Science z 20 lipca.

Śledź WordsSideKick.com na Twitterze @wordssidekick. Jesteśmy też na Facebook .


Suplement Wideo: .




Badania


Dla Niektórych Żółwi Nauka Jest Prawdziwym Podnieceniem
Dla Niektórych Żółwi Nauka Jest Prawdziwym Podnieceniem

Amanda Berry: Dlaczego Ukochani Zwracają Się Do Medium
Amanda Berry: Dlaczego Ukochani Zwracają Się Do Medium

Science News


Biała Woda: Nasa Bada Wpływ Śniegu Na Zasoby Wodne
Biała Woda: Nasa Bada Wpływ Śniegu Na Zasoby Wodne

Ocean Tonie W Płaszczu Ziemi, A Martwy Superkontynent Jest Częściowo Winien
Ocean Tonie W Płaszczu Ziemi, A Martwy Superkontynent Jest Częściowo Winien

Evolution'S Bite: Ancient Armored Fish Was Toothy, Too
Evolution'S Bite: Ancient Armored Fish Was Toothy, Too

Odkryto Starożytny Kościół Podczas Projektu Autostrady W Izraelu
Odkryto Starożytny Kościół Podczas Projektu Autostrady W Izraelu

10 Statków Kosmicznych Crazy Evil
10 Statków Kosmicznych Crazy Evil


PL.WordsSideKick.com
Wszelkie Prawa Zastrzeżone!
Kopiowanie Jakichkolwiek Materiałów Pozostawiono Tylko Prostanovkoy Aktywny Link Do Strony PL.WordsSideKick.com

© 2005–2020 PL.WordsSideKick.com