Din cuprinsul articolului
Cercetătorii de la CERN au obținut rezultate care ar putea modifica înțelegerea noastră asupra primelor momente după Big Bang. Prin simularea condițiilor extreme de la începutul universului, oamenii de știință au studiat ceea ce este cunoscut drept „supa primordială”, o materie densă și fierbinte în care particulele elementare se amestecau într-un haos energetic, informează pravda.ru.
CERN oferă noi indicii despre originile universului
Contrar imaginii populare a unui „Big Bang” ca o explozie simplă, Universul la început semăna mai degrabă cu o oală fierbinte de „supă” densă. În primele clipe după Big Bang, cosmosul era un ocean tumultuos de quarci și gluoni.
Din această plasmă primordială s-au format treptat hidrogenul, heliul, stelele și, în cele din urmă, noi înșine. Pentru mult timp, oamenii de știință s-au întrebat dacă haosul inițial se comporta ca un gaz sau ca o formă de materie complet diferită.
Cele mai recente cercetări ale Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN) par să ofere un răspuns: Universul timpuriu acționa mai degrabă ca un lichid adevărat.
Universul Timpuriu. Sursa foot: Pixabay
Microcosmosul Big Bang-ului: acceleratoare de particule ca laborator
Studierea Universului primordial doar teoretic este aproape imposibilă. E ca și cum ai încerca să descifrezi gustul unei supe doar studiind formula chimică a apei. Modelele teoretice pot oferi doar o schiță, dar pe Pământ nu există substanțe care să reziste la densitatea și temperatura extreme ale cosmosului timpuriu. Soluția cercetătorilor este recrearea acestor condiții prin coliziuni de particule în acceleratoare.
„Coliziunile ionilor grei, desfășurate la viteze apropiate de cea a luminii, generează pentru o fracțiune de secundă plasmă de quark-gluoni. Nu putem observa direct această plasmă, dar analizăm cascada de particule pe care o produce, similar stropilor care se împrăștie când o piatră cade în apă”, explică fizicianul Dmitri Lapșin într-un interviu acordat pentru Pravda.Ru.
Plasma nu este un gaz haotic: descoperirile cercetătorilor de la CERN
Cercetătorii de la CERN și-au îndreptat atenția asupra bosonilor Z (Bosonul Z este una dintre cele două particule, alături de bosonul W, care mediază interacțiunea nucleară slabă, una dintre cele patru forțe fundamentale din Univers). Prin analizarea comportamentului acestor particule și compararea datelor experimentale cu predicțiile teoretice, fizicienii au ajuns la o concluzie surprinzătoare: plasma nu se comportă ca un gaz dezordonat, ci ca un fluid extrem de organizat.
Cheia descoperirii stă în modelele de undă generate de plasma quark-gluonică. În mod analog, atunci când treceți degetul prin apă, se formează unde coerente; nisipul, însă, se împrăștie fără a crea un front de undă unificat. În cazul plasmei, oamenii de știință au observat perturbații care se comportă exact ca undele dintr-un lichid, confirmând astfel natura fluidă a acesteia.
Univers. Sursa foto: Pixabay
Această perspectivă schimbă fundamental modul în care înțelegem evoluția Universului. Dacă mediul primordial a fost lichid, atunci procesele care au condus de la formarea primilor atomi până la aranjarea materiei în galaxii au fost guvernate de legile hidrodinamicii.
Proprietățile acestui fluid primordial, precum vâscozitatea, ar fi putut influența structura finală a cosmosului, la fel cum stabilitatea moleculară modelează sistemele biologice.
„Natura lichidă a mediului înseamnă că undele de șoc s-au propagat lin, afectând modul în care materia s-a aglomerat și formând, în cele din urmă, galaxii”, a explicat astrofizicianul Alexey Rudnev pentru Pravda.Ru.
De la „supa primordială” la galaxii: de ce contează Universul timpuriu
De ce cercetătorii acordă atenție modului în care arăta Universul acum 13 miliarde de ani? Răspunsul stă în modul în care mediul inițial a stabilit regulile evoluției cosmice. Undele de șoc se comportă diferit în lichide, gaze sau solide.
Într-un Univers aflat inițial într-o stare asemănătoare unui lichid, „semințele” galaxiilor și găurilor negre s-au conturat sub influența fluxurilor și vortexurilor, similar modului în care forma gheții poate fi prezisă observând cum s-a mișcat apa înainte de îngheț.
Următorul pas pentru oamenii de știință este să măsoare vâscozitatea acestei plasme primordiale. Cât de densă era? Cât de rapid se disipau undele? Răspunsurile vor permite rafinarea modelelor cosmologice care descriu evoluția întregului Univers.
„Studiul proprietăților fundamentale ale materiei ne ajută să înțelegem de ce Universul arată așa cum îl vedem astăzi. Chiar și o modificare minoră a vâscozității plasmei la început ar fi putut împiedica formarea stelelor”, a explicat istoricul științei Serghei Belov într-un interviu pentru Pravda.Ru.
Gaura neagră. Sursa foto: Pixabay
Întrebări frecvente despre Universul timpuriu
De ce se vorbește despre „supa” cosmică? Este o metaforă pentru amestecul de quarci și gluoni care nu formase încă protoni și neutroni. Materia era atât de fierbinte încât particulele se mișcau liber într-o stare densă și uniformă.
Ce este plasma quark-gluonică? Este o formă extremă de materie în care particulele subatomice nu sunt legate între ele. În condiții normale, quarcii sunt confinati în nucleele atomice, dar în această plasmă se pot mișca liber.
Cum se transformă un „lichid” în stele? Pe măsură ce Universul s-a răcit, lichidul s-a îngroșat, permițând particulelor să se combine în atomi. Gravitația a adunat apoi acești atomi, iar fuziunea nucleară a aprins primele stele.
Poate ajuta această cercetare la descoperirea materiei întunecate? Înțelegerea dinamicii plasmei primordiale oferă indicii despre modul în care materia s-a distribuit în Univers, restrângând căutarea particulelor necunoscute cunoscute sub numele de materie întunecată.
