Жидкая Вселенная: открытие, которое переворачивает наши представления о Большом взрыве
Ранняя Вселенная была горячей, плотной и жидкой, выяснили ученые ЦЕРН
В самые первые мгновения после Большого взрыва Вселенная представляла собой не то, что мы привыкли себе воображать. Это было не облако газа и не россыпь звездной пыли, а нечто более странное — горячее, плотное и… жидкое. Физики называют это состояние кварк-глюонной плазмой, или, более поэтично, «первородным бульоном».
Изучать ту эпоху напрямую невозможно: машины времени пока не изобрели. Но у ученых есть другой способ. Они сталкивают тяжелые ионы друг с другом почти со скоростью света в гигантских ускорителях вроде тех, что работают в ЦЕРНе. В момент столкновения температура и плотность достигают значений, сопоставимых с первыми микросекундами жизни Вселенной. На ничтожную долю секунды возникает та самая плазма, которую так хотят изучить физики.
Наблюдать ее напрямую нельзя — она исчезает слишком быстро. Но можно изучить «брызги» — каскад частиц, которые вылетают после столкновения. Это похоже на то, как если бы мы изучали волны на воде по тому, как брызги разлетаются по берегу.
Группа исследователей из ЦЕРН сосредоточилась на поведении Z-бозонов — частиц-переносчиков слабого ядерного взаимодействия. Сравнивая результаты экспериментов с разными компьютерными моделями, они обнаружили нечто удивительное. Лучше всего с реальностью совпадала та модель, в которой кварк-глюонная плазма вела себя как жидкость.
Ученые зафиксировали волновые следы — точно такие же, какие остаются на воде от движущегося предмета. Если бы плазма была газом или твердым телом, следы были бы иными. Но перед нами жидкость. Это значит, что в ранней Вселенной частицы не сталкивались хаотично, как бильярдные шары, а двигались согласованно, создавая течения и волны.
Понимание того, что первородный бульон был жидким, меняет наши представления о формировании первых атомов, галактик и даже черных дыр. Ударные волны, вязкость, плотность — все эти характеристики влияли на то, как из хаоса рождался порядок.
В будущем команда надеется уточнить детали: как быстро распространялись волны в этой космической жидкости, насколько она была вязкой и что это говорит о фундаментальных свойствах материи. Другими словами, они хотят выяснить, насколько «жидким» был тот самый первородный бульон.
Ранее сообщалось, что ученые впервые наблюдали формирование звезды после сверхновой.
