"Машина Большого взрыва" прошла испытание c золотом: поможет раскрыть секрет первой плазмы

Физики все еще имеют очень мало информации о первых микросекундах существования Вселенной после Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиардов лет назад. Новый детектор частиц sPHENIX в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), который прошел ключевое испытание, должен помочь понять, какой была Вселенная в самые первые мгновения после Большого взрыва. Статья с описанием результатов испытания опубликована в Journal of High Energy Physics, пишет Gizmodo.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

"Машина Большого взрыва" весит 1000 тонн

Детектор sPHENIX установлен на релятивистском коллайдере тяжелых ионов RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). Он представляет собой установку высотой с двухэтажный дом и весом 1000 тонн. Детектор является обновленной версией детектора частиц PHENIX, который уже снят с эксплуатации.

Детектор частиц sPHENIX улавливает и измеряет 15 000 столкновений частиц в секунду и недавно доказал свою точность в измерении последствий столкновений ионов золота. По словам ученых, sPHENIX успешно прошел испытание, корректно уловив и измерив уровень энергии сталкивающихся ионов золота, которые двигались почти со скоростью света. sPHENIX измерял как количество, так и энергию частиц, образующихся при столкновении ионов золота. Это значит, что детектор частиц работает так, как нужно.

Первая плазма после Большого взрыва

По словам физиков, sPHENIX готов к дальнейшим исследованиям кварк-глюонной плазмы. Это экзотическое состояние материи, существовавшее спустя доли секунды после Большого взрыва. По мере охлаждения Вселенной эта плазма исчезла.

Кварки и глюоны являются фундаментальными частицами, из которых состоят протоны и нейтроны. А из этих частиц состоят ядра атомов. Обычно кварки и глюоны практически невозможно разделить, если только они не находятся в среде с чрезвычайно высокими температурами и давлением. Именно такие условия существовали в течение нескольких микросекунд сразу после Большого взрыва.

В таких условиях кварки и глюоны существовали в плотной кварк-глюонной плазме и релятивистский коллайдер тяжелых ионов RHIC пытается воспроизвести условия этой плазмы. RHIC ускоряет пучки частиц до скорости, близкой к скорости света, а затем сталкивает их. Выделяющаяся энергия может на короткое время образовать кварк-глюонную плазму, которая считается первым состоянием материи после Большого взрыва.

Когда частицы сталкиваются друг с другом, они высвобождают очень много энергии и состояние кварк-глюонной плазмы существует всего около одной секстиллионной доли секунды при температуре в триллионы градусов Цельсия. Затем эта плазма остывает до состояния обычной материи.

Секрет экзотической материи

С помощью детектора sPHENIX физики хотят восстановить свойства кварк-глюонной плазмы и понять, какой была Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва.

По словам физиков, детектор sPHENIX похож на гигантскую 3D-камеру, отслеживающую количество, энергию и траектории частиц, рожденных одним столкновением. Это впервые позволит исследовать невероятно редкие физические процессы и, возможно, приблизит к раскрытию секрета экзотической материи, существовавшей в самом начале Вселенной.

Как уже писал Фокус, астрономы обнаружили впервые галактику с нулевой металличностью, существование которой доказывает теорию Большого взрыва.

Также Фокус писал о том, что космический телескоп NASA обнаружил, что новый межзвездный объект похож на кометы Солнечной системы. Астрономы с помощью телескопа SPHEREx провели исследование межзвездной кометы 3I/ATLAS. Ученые обнаружили, что ядро кометы окутано облаком из углекислого газа.