Folyadék volt a korai univerzum

Az amerikai Brookhaven Nemzeti Laboratórium RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) részecskegyorsítójának kísérleti eredményei szerint az univerzum születésének első pillanataiban egy tökéletes folyadékból állt.

A laboratórium tudósai öt évet töltöttek a kvark-glüon plazma keresésével, ami az elméletek szerint az ősrobbanás utáni első mikroszekundumokban töltötte ki az univerzumot. A tudósok többsége most már biztos abban, hogy sikerült megtalálni a keresett anyagot, azonban furcsa mód úgy tűnik, hogy a plazma sokkal inkább folyadék, mintsem forró gáz.

A fénysebesség 99,995%-át érik el

A kvarkok a protonok és neutronok építőelemei, a glüonok pedig az őket összetartó erőt hordozzák. Az el­méletek szerint ezeknek a részecskéknek kellett néhány pillanat, amíg az ősrobbanás heves hőkitörése után hagyományos anyaggá sűrűsödtek. A szabad ré­szecs­kék ezen elegyének újraalkotásához az RHIC-töl­tésű aranyrészecskéket gyorsított fel kö­zel fénysebességre mielőtt egymásnak ütköztette volna őket. Korábbi kísérletek már bebizonyították, hogy ezek az ütközések egy atommag méretű valamit hoznak létre, ami eléri a 2 billió Celsius-fokos hőt - ez meg­kö­ze­lí­tő­leg 150 000-szerese a Nap középpontjában uralkodó hőmérsékletnek.


A kvark-glüon plazma irtózatos nyomáson és hőmérsékleten jön létre
"Ez az anyag utoljára 13 milliárd évvel ezelőtt volt jelen az univerzumban" - mondta Sam Aronson, a Brookhaven nagyenergiájú kutatási részlegének igazgatója. A mostani kísérlet felfedte, hogy ez a forró gömb egy folyadék, ami mindössze 10^-23 másodpercig létezik. "Ez teljesen váratlanul ért minket" - mondta Wit Busza, az MIT munkatársa, a kutató csoport tagja.

"Az a meglepő, hogy a kvarkok és glüonok közötti kölcsönhatás sokkal erősebb, mint azt feltételeztük" - mondta Dmitri Kharzejev, a Brookhaven egyik elméleti fizikusa. A kötés ereje az elképesztő hőmérséklet ellenére is képes folyékonyan tartani ezt a keveréket. "Ugyanannyira folyadék, mint a víz ebben a pohárban" - mutatott az előtte álldogáló italra.


Balra a gáz, jobbra a folyadék halmazállapot modellje
A kutatók a gömb szétesésekor szétszóródó részecskék útjának nyomon követéséből kiszámították a folyadék szerkezetét. "Elég bonyolult valami" - mondta Busza. "Mégis elképesztő milyen egyszerűek az eredmények." Az eredményként létrejött folyadék szinte tökéletes, rendkívül alacsony viszkozitású és annyira egységes, hogy szinte minden szögből ugyanúgy néz ki.

Ez segíthet megmagyarázni, miért tűnnek egyformának a világegyetem legtávolabbi részei, mondta Kharzejev. Ha az ősi folyadék olyan viszkozitású lett volna, mint a méz, akkor az univerzum sokkal egyenetlenebbé válthatott volna. "Biztos vagyok benne, hogy ez meg fogja változtatni a korai univerzumról alkotott képünket" - tette hozzá.

A kutatók remélik, hogy meg tudják mérni a hőkapacitást, a viszkozitást, sőt még a hang sebességét is a kvarkfolyadékban, azonban a további vizsgálatok éveket vehetnek igénybe, tette hozzá Aronson.