Trạng thái vật chất lâu đời nhất trong vũ trụ của chúng ta giống như một đại dương chất lỏng hoàn hảo

Đập vào nhau các hạt chì với tốc độ 99,9999991% tốc độ ánh sáng, các nhà khoa học đã tái tạo vật chất đầu tiên xuất hiện sau Vụ nổ lớn.

Từ xác tàu, một loại vật chất nguyên thủy được gọi là plasma quark-gluon, hay QGP. Nó chỉ kéo dài trong một phần giây, nhưng lần đầu tiên, các nhà khoa học có thể thăm dò các đặc điểm giống chất lỏng của plasma – nhận thấy nó có ít khả năng chống dòng chảy hơn bất kỳ chất nào đã biết – và xác định cách nó phát triển trong những khoảnh khắc đầu tiên trong Vũ trụ sơ khai.

“Điều này [study] cho chúng ta thấy sự phát triển của QGP và cuối cùng [could] gợi ý cách Vũ trụ sơ khai phát triển trong micro giây đầu tiên sau vụ nổ Huge Bang, “đồng tác giả You Zhou, phó giáo sư tại Viện Niels Bohr, Đại học Copenhagen ở Đan Mạch, cho biết.

Sau Vụ nổ lớn, Vũ trụ được cho là một món súp năng lượng trước khi nó nhanh chóng mở rộng trong một thời kỳ được gọi là lạm phát, cho phép Vũ trụ đủ nguội để vật chất hình thành.

Các thực thể đầu tiên được cho là xuất hiện là quark, một hạt cơ bản và gluon, mang lực mạnh liên kết các quark lại với nhau.

Khi Vũ trụ nguội đi, những hạt này hình thành các hạt hạ nguyên tử gọi là hadron, một số trong số chúng ta biết là proton và neutron.

Các nhà khoa học đã tạo ra món hầm đầy súp này tại lò đập nguyên tử lớn nhất thế giới, Máy va chạm Hadron Lớn (LHC) ở biên giới Geneva, Thụy Sĩ.

Bằng cách đập các hạt nhân nguyên tử nặng vào nhau, các nhà khoa học có thể tạo ra một quả cầu lửa cực nhỏ có thể làm tan chảy các hạt thành dạng ban đầu của chúng một cách hiệu quả trong một phần giây.

Các nhà khoa học nghĩ rằng họ tạo ra QGP lần đầu tiên vào năm 2000, nhưng đợt mới nhất, được báo cáo trực tuyến vào ngày 11 tháng 5 năm 2021 trên tạp chí Physics Letters B, là lần đầu tiên họ có thể thăm dò chi tiết các đặc điểm về bản chất lỏng của nó.

Vì plasma chỉ tồn tại từ 10 đến âm 23 giây, các nhà khoa học đã sử dụng các mô phỏng máy tính mới cùng với dữ liệu họ thu thập được từ một công cụ có tên ALICE – viết tắt của A Massive Ion Collider Experiment – trong máy gia tốc để tìm ra các đặc tính của vật chất và nó có thể đã thay đổi như thế nào giữa thời điểm nó hình thành và khi nó ngưng tụ thành các hạt hadron.

Họ phát hiện ra QGP là một chất lỏng hoàn hảo – có nghĩa là nó hầu như không có độ nhớt hoặc khả năng chống dòng chảy – và nó cũng thay đổi hình dạng theo thời gian theo cách không giống như các dạng vật chất khác.

Thông tin này giúp các nhà khoa học hiểu được Vũ trụ như thế nào trong những khoảnh khắc sơ sinh đầu tiên sau Vụ nổ lớn. Các nhà khoa học hy vọng sẽ khám phá thêm chi tiết khi máy gia tốc được nâng cấp và một máy gia tốc mới trị giá hàng tỷ đô la ở Hoa Kỳ được đưa lên mạng.

Nhiều nghiên cứu hơn có thể giúp các nhà khoa học hiểu cách các quark và gluon được sắp xếp thành proton và neutron và “có khả năng liên kết với giai đoạn trước đó [called] Zhou cho biết lạm phát lượng tử trong mô hình Huge Bang.

Bài báo này ban đầu được xuất bản bởi Dwell Science. Đọc văn bản gôc ở đây.