Международная команда ученых смогла воссоздать условия ранней Вселенной в эксперименте с коллайдером. Как сообщает Science Alert, исследователи сконцентрировались на моменте остывания первичной кварк-глюонной плазмы до состояния адронного вещества.
Работу провела международная команда из Университета Барселоны, Индийского технологического института и Техасского университета. Ученые сконцентрировались на частицах, содержащие тяжелые кварки — они являются «строительными блоками» для некоторых самых массивных частиц. Речь идет об очарованных и нижних адронах, которые практически невозможно создать естественным образом на Земле.
Для изучения частиц ученые сталкивают атомные ядра на почти световых скоростях, используя массивные ускорители частиц — Большой адронный коллайдер (БАК) и Релятивистский тяжелый ионный коллайдер (RHIC). Столкновения в них создают температуры в 1000 тысяч раз выше, чем в центре Солнца, ненадолго формируя кварк-глюонную плазму — материю, которая является «супом» из фундаментальных частиц. Именно она, по предположению экспертов, и существовала в первые микросекунды после Большого взрыва.
После охлаждения эта плазма превращается в адронное вещество — она состоит из адронов, или частиц, которые подвержены сильному взаимодействию. К ним относятся и протоны, и нейтроны, а также иные экзотические частицы. Понимание перехода из состояния кварк-глюонной плазмы в адронное вещество позволяет понять, как материя образовывалась в ранней Вселенной из хаотичной в структурированную, которая известна людям сегодня.
Тяжелые кварки в этих условиях работают как крошечные датчики. Поскольку они массивнее, то движутся медленнее, а также заметнее взаимодействуют с окружающими их элементами. В результате они стали идеальными для исследования свойств материи, через которую проходят.
Новое исследование было сфокусировано на фазе охлаждения. Ученые изучили, как тяжелые элементы, в том числе и содержащие очарованные и нижние кварки D и B-мезоны, взаимодействуют с более легкими частицами в течение этого переходного периода. Понимание их поведения имеет важное значение для осознания свойств ранней Вселенной и фундаментальных сил, которые ею управляют. Полученные результаты заложили основу для будущих экспериментов с более низкими энергиями, включая запланированные исследования на суперпротонном суперсинхротроне CERN и в строящемся Центре по исследованию ионов и антипротонов (FAIR) в Германии.