Американские физики провели уникальный опыт: им удалось в лабораторных условиях разогреть вещество до 4 триллионов градусов по Цельсию. Данной температуры достаточно для того, чтобы вещество не только перестало существовать, но и его молекулярная структура и атомы просто распались на кварковую материю, представляющую собой однородную субстанцию, которая была в нашей Вселенной спустя примерно 1-2 микросекунды после Большого Взрыва. Об этом было сообщено 15 февраля 2010 г. на заседании Американского Физического Общества.

Для получения невообразимой температуры ученые использовали крупный атомный ускоритель элементарных частиц, установленный в Национальной лаборатории Департамента энергетики США в городе Брукхэвен, штат Нью-Йорк.

В атомном ускорителе ученые сталкивали с очень большой энергией ионы золота, которые при столкновении на скоростях, близких к скорости света, образовывали ультра-горячие взрывы, температура которых доходила до 4 триллионов градусов. Правда, такая температура существует всего несколько микросекунд. Однако и этого достаточно для того, чтобы ученые собственными глазами могли наблюдать за процессами, происходившими во Вселенной в первые мгновения ее существования.

"Такой температуры достаточно для того, чтобы буквально расплавить протоны и нейтроны. Атомы вещества от высвобождаемой энергии и температуры распадаются на еще более мелкие составляющие - кварки и глюоны", - говорит Стивен Вигдор, один из авторов эксперимента.

Цель данного эксперимента заключается в том, чтобы найти те нерегулярные колебания и отклонения, возникновение которых и приводит к формированию вещества из первичного однородного "супа" из кварк-глюонной материи. Кроме того, исследования в данной области затрагивают такое перспективное направление схемотехники, как спинтроника. Будущие процессоры, созданные с использованием данных областей науки, смогут получить вычислительные возможности в десятки тысяч раз большие, чем у нынешних чипов.

Для проведения столкновений команда физиков-ядерщиков использовала американский коллайдер RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), длина которого превышает 3,5 км, а сама "труба" ускорителя расположена под землей на глубине 5 метров.

"Нам остается лишь догадываться о том, какая температура была во Вселенной в первые мгновения ее существования, однако, судя по тому, как ведет себя вещество, 4 триллиона градусов - это очень близко к реальным показателям", - говорит Вигор.

Сами ученые признаются, что невозможно понять, что такое жара в 4 триллиона градусов, так как такую температуру просто не с чем сравнить. По словам ученых, протоны и нейтроны вещества начинают распадаться при температуре более 2 триллионов градусов. Самые горячие объекты из реального мира - это ядра сверхновых звезд типа II. Здесь температура доходит до 2 миллиардов градусов. В центре нашего Солнца температура доходит до 50 млн градусов. Температура плавления железа - 1800 градусов.

Группа под руководством Стивена Вигора намерена в ближайшее время повторить свои опыты, но уже для того, чтобы понять, как именно кварки и глюоны формируются в более тяжелые элементы - адроны. "Нечто подобное происходило в первые миллисекунды жизни Вселенной и нечто неизвестное привело к появлению дисбаланса между материей и антиматерией. Если бы этой диспропорции не было бы, то материя и антиматерия просто коллапсировали бы в чистую энергию и Вселенная бы прекратила свое существование", - говорит Вигор.

Источники

См. также