Когда материя была новой во Вселенной, это был экзотический газ, компоненты которого позже застыли в более обычную материю, состоящую из атомов. По крайней мере, такова была история. Теперь физики, пытающиеся воссоздать этот газ в ускорителе, говорят, что первоначальное вещество Вселенной, похоже, было жидкостью.
Как и ожидаемый газ, ур-жидкость, созданная физиками, очень горячая и сверхплотная - в 150 000 раз горячее ядра Солнца и в 100 раз плотнее обычных атомных ядер.
Это, по сути, образец первичной материи от взрывного рождения Вселенной, сказал Сэмюэл Аронсон из Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне, штат Нью-Йорк, на пресс-конференции в понедельник в Тампе, штат Флорида, на встрече Американское физическое общество. «Мы думаем, что наблюдаем феномен, последний раз наблюдаемый во Вселенной более 13 миллиардов лет назад», - говорит он.
Такой материал предположительно пронизывал Вселенную в течение первых микросекунд после Большого Взрыва. Затем он остыл и разделился на множество частиц, включая протоны и нейтроны во всей материи, которая сейчас существует (SN: 26.08.00, стр. 136: В поисках Матери Всей Материи). Вывод о том, что это могла быть жидкость, может повлиять на космологические модели эволюции Вселенной, добавляет Дмитрий Е. Харзеев, глава группы теории Брукхейвена.
Ученые называют исходный материал, который, по прогнозам, должен быть газом, кварк-глюонной плазмой. Кварки - это строительные блоки протонов, нейтронов и более экзотических сущностей, тогда как глюоны - это безмассовые частицы, которые склеивают кварки.
Более 20 лет ученые в Европе и США использовали ускорители для поиска кварк-глюонной плазмы (СН: 19.02.00, стр. 117: Плавящиеся ядра воссоздают бульон Большого Взрыва). С тех пор, как он начал работать в 2000 году, в этом поиске использовался только Брукхейвенский релятивистский коллайдер тяжелых ионов, или RHIC. Новый анализ основан на данных за 2000-2003 годы.
Чтобы создать кварк-глюонную плазму, физики RHIC сталкивают вместе ионы золота, разогнанные почти до скорости света. Протоны и нейтроны сталкивающихся ионов превращаются в энергию, из которой возникают кварки и глюоны, говорят ученые RHIC.
«Они обнаружили систему кварков и глюонов, которая сильно отличается от обычной ядерной материи», - говорит Джозеф Капуста из Университета Миннесоты, Города-побратимы.
Более того, кварки и глюоны, которые RHIC производил в течение многих лет, подвергаются столкновениям, взаимодействиям и движениям, более характерным для жидкостей, чем для газов, сообщает Аронсон. Хотя некоторые свидетельства поведения жидкости в материи, созданной RHIC, были признаны в течение многих лет, ученые, увлеченные давними теоретическими предсказаниями о газе или плазме, не спешат верить в них (SN: 21.06.03, стр. 387: Hot Mama: Мать Материи звонила?).
«С чем мы боролись, так это с тем, что это не совсем та кварк-глюонная плазма, которую мы предсказывали», - говорит Томас В. Ладлам из Брукхейвена.
Однако это сопротивление в значительной степени растаяло. Четыре отчета, отражающие консенсус исследователей RHIC относительно недавно обнаруженного жидкого состояния, будут опубликованы в готовящемся к выпуску журнале Nuclear Physics A. Они последовали за продолжавшимися более года ожесточенными дебатами, в основном между теоретиками, убежденными в том, что кварк-глюонная плазма была обнаружена, и экспериментаторами, опасающимися возможности других интерпретаций данных.
Ученые с нетерпением ждут будущих экспериментов, которые определят специфические свойства новооткрытого жидкого состояния, такие как его вязкость, температура и теплоемкость, говорит Капуста.
Несмотря на то, что ученые RHIC не решаются идентифицировать первую материю во Вселенной как плазму, они молчат о том, каким может быть новый ярлык.