Физики из Копенгагенского университета создали модель, описывающую поведение кварк-глюонной плазмы в первую микросекунду после своего появления. Исследование показало, что плазма вела себя как жидкость, а не газ.

Согласно теории Большого взрыва, современная Вселенная появилась в результате резкого расширения материи из сингулярного состояния 13,8 миллиардов лет назад. После расширения появились частицы, из которых складывались звёзды и галактики.

Детали первых процессов во Вселенной не известны, поэтому учёные разрабатывают многочисленные модели и устройства, способные рассказать нам о первых секундах после Большого взрыва. 

Кварк-глюонная плазма — первая материя во Вселенной, появившаяся задолго до образования атомов. Она состоит из неделимых частиц: глюонов, кварков и антикварков. В первую микросекунду после взрыва кварк-глюонная плазма разделилась под действием высоких температур. Кварки образовали адроны и барионы, из которых сформировался протон. Протон в свою очередь является фундаментальной частицей, необходимой для существования Вселенной. 

Для детального изучения этих процессов учёные использовали Большой адронный коллайдер. Стараясь воссоздать условия в первые микросекунды после Большого взрыва, исследователи сталкивали плазму на скоростях, близких к скорости света. Кроме того, они создали алгоритм, анализирующий коллективное расширение производимых частиц. 

Эксперименты показали, что в первую микросекунду с момента образования кварк-глюонная плазма обладала текучей формой и гладкой мягкой текстурой, как у воды. По мере расширения материи она меняла свои свойства. Это противоречит общепринятым представлениям о том, что первая материя во Вселенной была ионизированным газом. 

Несмотря на полученные результаты, сложно утверждать, что в первую микросекунду после Большого взрыва происходили установленные исследователями процессы. Но детальное изучение свойств кварк-глюонной плазмы приблизило исследователей к разгадке тайны ранней эволюции Вселенной. 

Результаты опубликованы в статье «Measurements of mixed harmonic cumulants in Pb–Pb collisions at sNN=5.02 TeV» в журнале Physics Letters BDoi.org/10.1016/j.physletb.2021.136354.