Најврелији тренутак свемира – три билиона степени Целзијуса

Све што видимо око себе потиче од суперврућег кварк-глуонскe плазмe. Одмах после Великог праска, универзум је био невероватно врућ и густ, испуњен кварковима и глуонима који су се слободно кретали.

Кварк-глуонска плазма je посебно стање материје у којем су основне честице, кваркови и глуони, ослобођене из својих веза и постоје у слободном, течном облику. Такав облик материје настаје само на изузетно високим температурама, које достижу више билиона степени, и сматра се да је управо она испуњавала свемир непосредно након Великог праска.

До сада су научници могли само да нагађају колико је та плазма била врућа, јер су мерења била ограничена технологијом и утицајима услед изузетно брзог кретања честица. Тим физичара предвођен професором Френком Ђурцом пронашао је нов начин да тај проблем превазиђе, користећи податке добијене посматрањем електрона и позитрона који настају током судара атомских језгара.

Експерименти у екстремно врућој лабораторији 

Истраживање је спроведено у Релативистичком сударачу тешких јона, који се налази у Националној лабораторији Брукхејвен у Сједињеним Државама. У овом постројењу златна језгра се убрзавају скоро до брзине светлости и затим сударају, стварајући на тренутак облаке кварк-глуонске плазме – мале реплике свемира у његовим првим тренуцима.

Током тих судара настају парови електрона и позитрона, такозвани диелептони, који пролазе кроз плазму готово неометано и чувају податке о њеној унутрашњој топлоти. Анализом енергије ових честица, научници су успели да реконструишу промене температуре плазме током њеног стварања и хлађења.

Од ватре до материје: како се свемир хладио

Резултати мерења показали су да кварк-глуонска плазма пролази кроз две јасно раздвојене температурне фазе. У каснијој, хладнијој фази, температура је износила око два билиона келвина, док је у ранијој и енергичнијој достигла чак 3,25 билиона келвина. Ови подаци указују да се плазма није равномерно хладила већ да је пролазила кроз више прелазних стања док се није стабилизовала у обичну материју од које су касније настале честице, звезде и планете.

Према речима професора Ђурца, ово истраживање пружа увид у „топлотни отисак“ свемира и омогућава да по први пут са сигурношћу утврдимо како се праматерија хладила у првим микросекундама након Великог праска.

Нови поглед на екстремну материју

Откриће тима са Универзитета Рајс представља велики корак у разумевању природе материје у најекстремнијим условима. Добијени подаци допуњују такозвани QCD фазни дијаграм, научну мапу која приказује како се материја понаша при различитим температурама и густинама.

Ова знања нису важна само за проучавање порекла свемира, већ и за разумевање неутронских звезда и супернова, где владају слични услови притиска и температуре. Према Ђурцовим речима, сада када је направљена топлотна мапа кварк-глуонске плазме, научници могу много прецизније да прате њен развој и особине. Он истиче да је ово откриће један од првих директних погледа у топлоту самог почетка свемира.

Научници иза открића

Поред професора Ђурца, у истраживању су учествовали и Заочен Је, Јидинг Хан и Ченлијанг Ђин, док је пројекат финансиран од стране Министарства енергетике Сједињених Америчких Држава.

Њихов рад представља један од најзначајнијих корака у савременој физици честица и доноси нам нова сазнања о томе како је свемир настао, загревао се и постепено развијао у облике живота и материје које данас познајемо.