Piotr Cieśliński, "Wszechświat na początku był płynny" (2005)

Wszechświat na początku był płynny

 Piotr Cieśliński 27-04-2005, ostatnia aktualizacja 27-04-2005 17:35
> <br> Fizycy ze zdumieniem odkryli, że kilka mikrosekund po Wielkim Wybuchu kosmos wcale nie był wypełniony gazową plazmą, lecz gorącą cieczą
> <br> Mikroskopijny fragment tej pierwotnej materii, z której niegdyś składał się Wszechświat, odtworzono na ułamek sekundy w laboratorium RHIC w Brookhaven w USA. Jej temperatura sięgała bilionów stopni.
> <br> W tych warunkach - jak dowodzą fizycy - nie tylko rozpadły się atomy, lecz także jądra atomowe oraz tworzące je nukleony. Pozostała jedynie mieszanina najdrobniejszych znanych cegiełek materii - kwarków i gluonów.
> <br> Od lat uczeni chcieli poznać własności tej pramaterii. - Każda substancja znana do tej pory ludzkości już w temperaturze kilku milionów stopni by wyparowała i zamieniła się w gaz - opowiadał dr Dmitri Kharzeev z Brookhaven podczas spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego w Tampa na Florydzie w zeszłym tygodniu. - Tymczasem niespodziewanie okazało się, że stworzona przez nas ekstremalnie gorąca substancja jest płynna.
> <br> I to niemal idealnie płynna, bo porusza się prawie bez lepkości. - Jest bardziej ciekła niż woda w stojącej przede mną szklance - pokazał Kharzeev na konferencji prasowej. Można więc śmiało rzec, że u zarania dziejów Bóg przyrządził zupę z kwarków i gluonów zamiast - jak się powszechnie spodziewano - z gazowej plazmy.
> <br> Ciemność była nad powierzchnią bezmiaru wód, a Duch Boży unosił się nad wodami*
> <br> Fizycy odczytali już większość scenariusza stworzenia świata. Brakuje tylko kilku pierwszych stron opisujących pierwsze kilka mikrosekund. Jak podejrzewano, istniała wtedy najbardziej rozdrobniona pramateria złożona z kwarków, antykwarków i gluonów. Dalszą historię znamy i potrafimy odtworzyć w laboratoriach. Kilkadziesiąt mikrosekund po Wielkim Wybuchu kwarki zaczęły wiązać się ze sobą w większe cząstki (protony i neutrony), a z nich minutę później powstały jądra atomowe, zaś po kolejnych 400 tys. lat dołączyły do nich elektrony, tworząc atomy i cząsteczki chemiczne. Potem narodziły się gwiazdy, galaktyki i my.
> <br> Do tej pory sądzono, że zanim kwarki zostały uwięzione w większych konglomeratach materii, poruszały się z całkowitą swobodą, wolne niczym cząsteczki idealnego gazu, zderzając się jedynie z sąsiadami jak kule bilardowe (we wczesnym kosmosie było bardzo gęsto i tłoczno). Fizykom było w to o tyle łatwiej uwierzyć, że taki obraz - gazu kwarków - znacznie upraszczał rachunki w niezwykle trudnej matematycznie teorii opisującej własności kwarkowej materii, tzw. chromodynamice.
> <br> Żeby się jednak przekonać, jak było naprawdę, trzeba było zbudować maszyny czasu - akceleratory, w których cząstki materii rozbija się w drobny mak, a więc do takiego stanu, w jakim istniały pierwotnie.
> <br> Pierwsze doniesienia o plazmie kwarkowo-gluonowej nadeszły pięć lat temu z europejskiego akceleratora w laboratorium CERN pod Genewą. Ale fizycy tylko pochwalili się, że jako pierwsi stworzyli poszukiwaną pramaterię, lecz nie byli w stanie zbadać jej własności. Udało się to dopiero Amerykanom - i to z pomocą złotego kruszcu.
> <br> Niechaj powstanie sklepienie w środku wód i niechaj ono oddzieli jedne wody od drugich*
> <br> W Brookhaven do wytworzenia pramaterii fizycy użyli jonów złota (samych jąder atomów ogołoconych z okrążających ich elektronów). Rozpędzali je do ogromnej prędkości - aż 99,995 proc. prędkości światła - po czym zderzali je czołowo. Jądro atomu złota składa się ze 197 protonów i neutronów. Kiedy takie dwa rozpędzone i masywne jądra wpadną na siebie, protony i neutrony dosłownie zlewają się ze sobą. Powstaje kropelka substancji niezwykle gęstej, rozpalonej do dwóch bilionów stopni i rozmiaru ledwie kilku femtometrów (bilionowej części milimetra).
> <br> Jest to miniaturowa kopia Wszechświata z pierwszych chwil po Wielkim Wybuchu. Substancja ta rozpada się w tak małym ułamku sekundy, że żaden ze znanych przyrządów badawczych nie jest w stanie złapać tej chwili i wykonać pomiarów.
> <br> Jednak fizycy potrafią mierzyć efekty zderzenia, wyłapywać wszystkie cząstki - odpryski z miniaturowego Wielkiego Wybuchu - i na ich podstawie wnioskować o własnościach pramaterii, z jakiej się wyłoniły. Stąd właśnie było wiadomo, że składniki pramaterii poruszały się kolektywnie - jak w cieczy, a nie niezależnie od siebie - jak w gazie. A to oznacza, że oddziałują z sobą silniej, niż się zdawało.
> <br> Teoretycy muszą więc zrewidować swe wcześniejsze modele. Niektórzy już rozpoczęli symulacje na największych superkomputerach świata, by rozwiązać takie równania ruchu, w których pramateria przelewa się prawie bez lepkości, z prędkością bliską świetlnej.
> <br> - To najważniejsze odkrycie w fizyce jądrowej ostatnich lat - powiedział serwisowi Physicsweb prof. Ulrich Heinz z uniwersytetu stanowego Ohio w Columbus. Szczegóły wkrótce ukażą się w czterech zbiorczych pracach w "Nuclear Physics A".
> <br> W internecie: http://www.bnl.gov/RHIC/
> <br> * Śródtytuły to cytaty z Księgi Rodzaju
> <br>
> <div>