Вещество времен зарождения Вселенной

Физики установили, что протон или иная частица при попадании в сгусток плазмы создает волну, которую по силе можно сравнить с ударной волной от сверхзвукового самолета. Эти выводы исследователи из США, Канады и Германии опубликовали в работе, описывающей поведение кварк-глюонной плазмы. Эта плазму удалось получить при столкновении частиц в экспериментах на коллайдере. Ученые предполагают, что именно кварк-глюонная плазма существовала в первые микросекунды жизни нашей Вселенной.

Кварк-глюонная плазма является на сегодняшний день самым экстремальным состоянием вещества. Если обычная плазма образуется тогда, когда энергия достаточна для отрыва электронов от атомов, то кварк-глюонная плазма характеризуется на порядки большей энергией. При температурах в триллионы градусов, которые возникают при столкновении пучков с околосветовой скоростью, составляющие протоны и нейтроны кварки образуют вместо отдельных частиц каплевидный сгусток. Так как в сгустке помимо кварков представлены и связывающие их глюоны, это состояние носит название кварк-глюонной плазмы.

Подобное состояние материи существовало лишь в первую микросекунду после Большого Взрыва - и в начале 2000-х годов физики сообщили о том, что эту "первоматерию" удалось получить на релятивистском ускорителе тяжелых ионов (RHIC) в США.

Ученые рассчитали, что при попадании в такую плазму движущейся частицы возникает ударная волна, схожая с ударной волной от пролетающего со сверхзвуковой скоростью предмета в обычном газе. В статье, опубликованной в журнале Physical Review C и пересказанной на сайте PhysOrg.com, приводятся результаты и численного моделирования, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными коллайдера на тяжелых ионах.

Брайн Ньюфилд, один из авторов работы, считает, что кварк-глюонная плазма во многом схожа с обычным веществом, ее можно описать при помощи уравнений гидродинамики, что позволит при дальнейшем изучении плазмы использовать методы обычной акустики. Возможно, это поможет глубже исследовать явления в ускорительных экспериментах и объяснит процессы, происходившие в первые микросекунды жизни Вселенной.