Учени сблъскват атоми, за да създадат "малки" големи взривове

Пресъздаването на най-ранните моменти от съществуването на Вселената би могло да ни помогне да научим повече за неуловимата кварк-глюонна плазма

Ваня Милева Последна промяна на 21 август 2026 в 12:21 15 0

Учени, стоящи вътре в колайдера ALICE в ЦЕРН

Кредит Julien Ordan/CERN
Кислородните и неоновите ядра са създали различни модели на частиците след сблъсък помежду си.

Трудно е да си представим нещо значимо да се случи в рамките на една милионна част от секундата, но един от най-важните моменти в космическата история се е случил в това минимално време. Физиците смятат, че най-ранната форма на материя във Вселената - известна като кварк-глуонна плазма - се е появила в този кратък промеждутък във времето след Големия взрив преди около 13,8 милиарда години. Това невероятно плътно, горещо състояние на материята е съществувало в момент, когато зараждащата се Вселена е била толкова гореща, че е предотвратявала образуването на протони и неутрони. С охлаждането и разширяването на Космоса, свободно плаващите кварки и глуони започват да се свързват, за да създават градивните елементи на цялата материя, включително всички необходими атомни протони и неутрони.

Има обаче един проблем с теорията. Изследователите отдавна смятат, че плазмата се създава само от сблъсъци между атоми с изключително тежки ядра, като например оловото. За да изследват загадката, екип от швейцарския университет в Копенхаген и съоръжението в ЦЕРН решиха да пресъздадат свои собствени "малки" големи взривове, като сблъскват елементи с почти светлинна скорост. Резултатите им, публикувани наскоро в списание Physical Review Letters, сигнализират за голям пробив в квантовата физика - такъв, който показва, че първичната кварк-глуонна плазмена супа всъщност е възможна с по-леки съставки.

Илюстрация на сблъсъците между неон-20 и кислород-16 в Големия адронен колайдер на ЦЕРНИлюстрация на сблъсъците между неон-20 и кислород-16 в Големия адронен колайдер на ЦЕРН. Кредит: CERN

"Прецизното разбиране на ядрената структура ни помага да разберем силното взаимодействие", обяснява в изявление Йоу Джоу (You Zhou), съавтор на изследването и физик, който сега работи в Университета на Мериленд. "Но вместо внимателно да изследваме ядрата при ниски енергии, ние ги сблъскваме при най-високите енергии, които можем да създадем, и сега можем да разчетем формата им от отпечатъка, който оставят след себе си."

В този случай, Джоу и колегите му са изследвали последствията, генерирани от изстрелването на по-малките ядра кислород-16 и неон-20 едно в друго. Въпреки че екипът не може да наблюдава самия сблъсък, защото взаимодействието се случва толкова неразбираемо бързо, те могат да изучат частиците и формата, която те образуват не след дълго.

"Това е малко като да насочиш светлина към обект и да видиш сянката му. Не можеш да видиш обекта директно, но сянката му разкрива формата му", пояснява Джоу. "По същия начин движението на частиците разкрива геометричната форма на атомните ядра, която е била налице в началото на сблъсъка."

Видяха формата на ядрата

Физиците вече знаят, че сблъсъкът между две кислородни ядра генерира по-закръглен модел на частиците, докато сблъсъкът на неонови ядра едно с друго създава модел, напомнящ повече на кегла за боулинг. Но макар тези сблъсъци на атомни компоненти да разкриват, че всъщност е възможно да се създаде кварк-глуонна плазма, използвайки по-леки елементи, това не означава, че кислородните или неоновите ядра са присъствали толкова скоро след Големия взрив. Но все пак, това е още една крачка по-близо до откриването на истинските съставки. Следващата фаза отново ще включва сблъсък на атомни ядра - този път с използване на още по-леки кандидати като хелий-4.

За Джоу е убедително, че един-единствен експеримент може да помогне на физиците да научат за структурите на атомните ядра, като същевременно пресъздадат някои от най-ранните моменти на Вселената.

"Тези две неща се оказват много по-тясно свързани, отколкото човек би си помислил първоначално", коментира физикът.

Справка: Evidence of Nuclear Geometry-Driven Anisotropic Flow in O+O and Ne+Ne Collisions at √????NN=5.36  TeV;  J. Abualrob, S. Acharya, G. Aglieri Rinella, L. Aglietta, N. Agrawal, Z. Ahammed, S. Ahmad, I. Ahuja, Z. Akbar81 et al. (ALICE Collaboration); Phys. Rev. Lett. 137, 082301 – Published 17 August, 2026; DOI: https://doi.org/10.1103/gymp-vp87

Източник: Scientists smash atoms together to create ‘little’ big bangs, Andrew Paul, Popular Science

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !