Физики изведали как звучал Большой Взрыв

Трое физиков из США, Канады и Германии публично выпустили работу, описывающую поведение кварк-глюонной плазмы, образующейся при столкновении частиц в опытах на коллайдерах и существовавший в первые микросекунды житухе Вселенной. Им удалось рассчитать, что попадающий в сгусток плазмы протон или другая частичка создает ударную волну, подобную ударным волнам от сверхзвуковых авиалайнеров в воздухе.

Кварк-глюонная плазма является на нынешний день самым экстремальным состоянием вещества. Если рядовая 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, - те, что возникают при столкновении пучков с околосветовой скоростью, составляющие протоны и нейтроны кварки образуют вместо отдельных частиц каплевидный сгусток. Так как в сгустке окромя кварков представлены и связывающие их глюоны, сиё состояние носит наименование кварк-глюонной плазмы.

Подобное состояние материи существовало только в первую микросекунду позже Большого Взрыва - и в начале 2000-х годов физики дали информацию о том, что эту "первоматерию" удалось принять на релятивистком ускорителе тяжелых ионов (RHIC) в США.

Ученые рассчитали, что при попадании в такую плазму движущейся частички 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 плоды и численного моделирования, неплохо согласующиеся с экспериментальными данными коллайдера на тяжелых ионах.

Полученные данные говорят о том, что, несмотря на сверхвысокую температуру, кварк-глюонная плазма во многом схожа с обычным веществом и могёт быть описана с использованием уравнений гидродинамики. По заявлениям Брайна Ньюфилда, одного из авторов работы, данное позволяет применять методы обычной акустики для изучения кварк-глюонной плазмы. Что, в свою очередь, помогает куда более верно обрисовать как наблюдаемые в ускорительных экспериментах явления, так и первые микросекунды житухи Вселенной.

Keywords: