Vědci vytvořili částicovou polévku o velikosti 3,3 bilionu stupňů, aby napodobili vesmír těsně po velkém třesku

Vědci měří teplotu vesmíru těsně po velkém třesku

Podle Klára Moskowitzová upravil Lee Billings

Poslední čtvrtstoletí vědci pomocí srážeče částic na Long Islandu rozbíjeli jádra atomů zlata dohromady rychlostí téměř světla, aby vytvořili nejžhavější hmotu, která kdy na Zemi vznikla. Polévka částic zrozená ze srážky napodobuje vesmír, jaký byl těsně po velkém třesku. Nyní vědci konečně poprvé přesně změřili teplotu této hmoty.

Poté, co se jádra zlata zhroutila, se protony a neutrony v nich roztavily v kypící oblak kvark-gluonové plazma. Toto inferno znovu vytváří podmínky z úsvitu času, kdy byl vesmír příliš horký a hustý na to, aby tvořil pravidelné atomy – nebo dokonce jejich složky, jako jsou protony a neutrony. Místo toho by prvotní kosmická polévka byla planoucí změtí základních částic zvaných kvarky a také gluonykteré nesou silná síla která spojuje atomová jádra dohromady. „Toto jsou stavební kameny částic, které tvoří viditelný svět, a my se snažíme přijít na to, jak fungují,“ říká fyzik Zhangbu Xu z Brookhaven National Laboratory a Kent State University.

Experiment probíhal v relativistickém urychlovači těžkých iontů (RHIC) v Brookhaven National Laboratory v rámci detektoru STAR (Solenoidal Tracker at RHIC). Tam se zlatá jádra uhánějící po 2,4 mílové smyčce dosáhnou ohromující rychlosti, než do sebe narazí a rozpadnou se na kvark-gluonovou plazmu. Každý prvotní mrak trvá jen zlomek sekundy a během ochlazování chrlí mnoho částic, včetně fotonů (částic světla), které se rozpadají na páry elektronů a jejich antihmotové protějšky, pozitrony.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.

Fyzici měřili hmotnostní rozsahy těchto párů částic, aby změřili energii fotonů, které je zrodily, což zase ukázalo teplotu, při které byly fotony emitovány. To odhalilo, že teplota je ohromujících 3,3 bilionu stupňů Celsia (5,94 bilionu stupňů Fahrenheita) – což je zhruba 220 000krát vyšší teplota než ve slunečním jádru. Vědci oznámili své výsledky v Příroda komunikace.

Určení této teploty pomůže fyzikům zjistit, kdy a jak ohnivý prvotní vesmír přešel z kvark-gluonového plazmatu na stavební bloky atomů. Tyto dva stavy jsou různé fáze hmoty, podobné běžnějším pevným, kapalným a plynným fázím každodenního života. „Chceme zmapovat to, co byste mohli nazvat nejzákladnějším ‚fázovým diagramem‘, který známe,“ říká Frank Geurts z Rice University, mluvčí STAR. „Co může být zajímavějšího než fázový diagram základních stavebních kamenů vesmíru?“

Akcelerátor RHIC a jeho experiment STAR jsou po spuštění před 25 lety v závěrečné fázi svého posledního provozu. Stroje se během několika příštích měsíců vypnou, aby uvolnily místo pro větší zařízení s názvem Elektron-iontový urychlovačkterý má být otevřen na začátku 30. let 20. století. I po uzavření STAR však vědci během několika příštích let budou analyzovat její poslední várku dat, aby dále zdokonalili své měření tohoto původního kosmického ohně.

Je čas postavit se za vědu

Pokud se vám tento článek líbil, rád bych vás požádal o podporu. Scientific American sloužil jako obhájce vědy a průmyslu již 180 let a právě teď může nastat nejkritičtější okamžik v této dvousetleté historii.

Byl jsem a Scientific American předplatitel od mých 12 let a pomohlo mi to utvářet můj pohled na svět. SciAm vždy mě vzdělává a těší a vzbuzuje úctu k našemu obrovskému, krásnému vesmíru. Doufám, že to udělá i vám.

Pokud vy přihlásit se k odběru Scientific Americanpomáháte zajistit, aby se naše pokrytí soustředilo na smysluplný výzkum a objevy; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře v USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy hodnota samotné vědy zůstává příliš často nepoznaná.

Na oplátku získáte zásadní zprávy, strhující podcastyskvělá infografika, nepřehlédnutelné newsletteryvidea, která musíte vidět, náročné hrya nejlepší vědecké psaní a zpravodajství. Můžete dokonce darovat někomu předplatné.

Nikdy nebyl důležitější čas, abychom vstali a ukázali, proč na vědě záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.