Najvreliji trenutak svemira – tri biliona stepeni Celzijusa
Rezultati njihovog rada, objavljeni u časopisu "Nature Communications", pružaju rijetku priliku da zavirimo u uslove koji su vladali na samom početku vremena i donekle rekonstruišemo izgled mladog svemira.
Sve što vidimo oko sebe potiče od supervrućeg kvark-gluonske plazme. Odmah poslije Velikog praska, univerzum je bio nevjerovatno vruć i gust, ispunjen kvarkovima i gluonima koji su se slobodno kretali.
Kvark-gluonska plazma je posebno stanje materije u kojem su osnovne čestice, kvarkovi i gluoni, oslobođene iz svojih veza i postoje u slobodnom, tečnom obliku. Takav oblik materije nastaje samo na izuzetno visokim temperaturama, koje dostižu više biliona stepeni, i smatra se da je upravo ona ispunjavala svemir neposredno nakon Velikog praska.
Do sada su naučnici mogli samo da nagađaju koliko je ta plazma bila vruća, jer su mjerenja bila ograničena tehnologijom i uticajima usljed izuzetno brzog kretanja čestica. Tim fizičara predvođen profesorom Frenkom Đurcom pronašao je nov način da taj problem prevaziđe, koristeći podatke dobijene posmatranjem elektrona i pozitrona koji nastaju tokom sudara atomskih jezgara.
Istraživanje je sprovedeno u Relativističkom sudaraču teških jona, koji se nalazi u Nacionalnoj laboratoriji Brukhejven u Sjedinjenim Državama. U ovom postrojenju zlatna jezgra se ubrzavaju skoro do brzine svjetlosti i zatim sudaraju, stvarajući na trenutak oblake kvark-gluonske plazme – male replike svemira u njegovim prvim trenucima.
Tokom tih sudara nastaju parovi elektrona i pozitrona, takozvani dieleptoni, koji prolaze kroz plazmu gotovo neometano i čuvaju podatke o njenoj unutrašnjoj toploti. Analizom energije ovih čestica, naučnici su uspjeli da rekonstruišu promjene temperature plazme tokom njenog stvaranja i hlađenja.
Rezultati mjerenja pokazali su da kvark-gluonska plazma prolazi kroz dvije jasno razdvojene temperaturne faze. U kasnijoj, hladnijoj fazi, temperatura je iznosila oko dva biliona kelvina, dok je u ranijoj i energičnijoj dostigla čak 3,25 biliona kelvina. Ovi podaci ukazuju da se plazma nije ravnomjerno hladila već da je prolazila kroz više prelaznih stanja dok se nije stabilizovala u običnu materiju od koje su kasnije nastale čestice, zvijezde i planete.
Prema riječima profesora Đurca, ovo istraživanje pruža uvid u "toplotni otisak" svemira i omogućava da po prvi put sa sigurnošću utvrdimo kako se pramaterija hladila u prvim mikrosekundama nakon Velikog praska.
Otkriće tima sa Univerziteta Rajs predstavlja veliki korak u razumijevanju prirode materije u najekstremnijim uslovima. Dobijeni podaci dopunjuju takozvani QCD fazni dijagram, naučnu mapu koja prikazuje kako se materija ponaša pri različitim temperaturama i gustinama.
Ova znanja nisu važna samo za proučavanje porekla svemira, već i za razumijevanje neutronskih zvijezda i supernova, gdje vladaju slični uslovi pritiska i temperature. Prema Đurcovim riječima, sada kada je napravljena toplotna mapa kvark-gluonske plazme, naučnici mogu mnogo preciznije da prate njen razvoj i osobine. On ističe da je ovo otkriće jedan od prvih direktnih pogleda u toplotu samog početka svemira.
Pored profesora Đurca, u istraživanju su učestvovali i Zaočen Je, Jiding Han i Čenlijang Đin, dok je projekat finansiran od strane Ministarstva energetike Sjedinjenih Američkih Država.
Njihov rad predstavlja jedan od najznačajnijih koraka u savremenoj fizici čestica i donosi nam nova saznanja o tome kako je svemir nastao, zagrijavao se i postepeno razvijao u oblike života i materije koje danas poznajemo, prenosi RTS.
Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici, kao i na X nalogu.