Primordial 'Soup' Af Big Bang Genskabt

{h1}

Rekreation af partisuppe, der fulgte umiddelbart efter big bang, kunne bidrage til en fysik "teori om alting".

Den primordiale suppe af materie, der eksisterede kun split-sekunder efter Big Bang, bliver nu genskabt i de mest magtfulde partikelkollider i verden.

En sådan forskning kunne ikke kun hjælpe med at kaste lys på eksotiske tilstander af materie, men også om, hvorvidt der findes ekstra dimensioner af virkeligheden, en opdagelse, som kan medvirke til at skabe en såkaldt "teori om alt", siger forskere.

Hjertet af de atomer, vi er lavet af, består af protoner og neutroner. Disse subatomære partikler er til gengæld lavet af byggesten, kendt som kvarker, der limes sammen af ​​partikler, der er passende betegnet gluoner.

Quarks er bundet ekstraordinært tæt sammen af ​​gluoner. Imidlertid var universet i de første ti-milliontedele af et sekund efter big bang universet varmt nok til at holde kvarker fra hinanden. Resultatet ville have været en varm tæt blanding af kvarker og gluoner kendt som et kvark-gluon plasma. Meget er usikker på, hvad denne primordiske suppe ville have været ligesom, da kvarker og gluoner kan interagere med hinanden på ekstraordinært komplekse måder.

"Vi har en ny tilstand, hvor vi kan skrive ned den matematiske lov, der regulerer sine egenskaber i en enkelt linje, men efter 30 års teoretisk forskning forstår vi stadig ikke dets mikroskopiske struktur selv i grove termer", sagde teoretisk fysiker Berndt Müller ved Duke University i Durham, NC "Årsagen til dette er, at vi stadig mangler matematik, der vil give os mulighed for at forudsige strukturen og egenskaberne hos quark-gluonplasmaet ud fra dets grundlæggende fysiklov. Vi kan beregne nogle af dens egenskaber ved hjælp af rå computerkraft, men det fortæller os ikke, hvordan det virker. "

Nye horisonter

Nu er de mest magtfulde partikelkollider i verden genskabe denne primordiske suppe ved opvarmning af matter ud over 3,6 billioner grader Fahrenheit (2 billioner grader Celsius). Håbet er, at en bedre forståelse af kvark-gluonplasmaer kan kaste lys over universets udvikling. [Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings]

De pågældende kollider tager tunge ioner - atomer, som har fjernet deres ydre sky af elektroner - og slam bjælker af dem mod hinanden, når de rejser næsten ved lysets hastighed. Dette frigør kort deres bestanddele kvarker og gluoner.

Den Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) ved Brookhaven National Laboratory i New York var verdens første heavy-ion collider og har udforsket kvark-gluonplasmaer siden 2000. Den stærkeste partikelaccelerator i verden, Large Hadron Collider (LHC) På den fransk-schweiziske grænse kolliderer også tunge ioner sammen, men kun omkring en måned om året.

Overraskende afslørede eksperimenter ved RHIC, at kvark-gluonplasmaer er næsten perfekte væsker, "den bedste væske der nogensinde er opdaget", fortæller Müller WordsSideKick.com. Dette betyder, at de strømmer med stort set ingen viskositet (eller modstand), data, som LHC senere bekræftede.

Forskere havde forventet kvark-gluonplasmaer til at opføre sig mere som en gas, hvis bestanddele kun virker svagt med hinanden. Faktum de opfører mere som en væske foreslår i stedet deres komponenter interagerer stærkere med hinanden.

Uventet forventes sådan væskeadfærd i scenarier, der involverer superstrengsteorier. Disse scenarier antyder ekstra dimensioner af virkeligheden end rum og tid eksisterer for at forene eksisterende modeller af hvordan universets kræfter arbejder ind i en altomfattende teori. Disse partikelkolliderfund viser derfor, at yderligere udforskning af kvark-gluonplasmaer kunne hjælpe med at samle de nødvendige beviser for at opdage en "teori om alt".

"Der har været en enorm indsats de seneste årtier for at udforske de fysiske fænomener, der stammer fra superstrengsteorier med deres ekstra dimensioner," sagde Müller. "Quark-gluonplasmaet giver en testbed for disse meget spekulative ideer. Det kan måske være lidt overdrevet, men man kan måske sige, at tunge ioneksperimenter hos RHIC og LHC i øjeblikket giver os de bedste test af, hvordan visse aspekter af strengteori kan arbejde. " [Top 10 Uforklarede Fænomener]

Mystisk sag

Kvark-gluonplasmaer kan også kaste lys på andre eksotiske tilstander af materiel, hvis indholdsstoffer stærkt interagerer med andre, og hvor kvantefysikets mærkelige verden spiller en central rolle. Et eksempel omfatter Bose-Einstein-kondensater, hvor mange atomer arbejder sammen for i det væsentlige at opføre sig som gigantiske "superatomer".

"Der er et stort skub i retning af at udforske de nye muligheder, som kvantemekanikerne giver til konstruktion af nye materialer med eksotiske egenskaber," sagde Müller. "Du kan kalde det" quantum engineering. ""

Nylige opgraderinger på RHIC har øget de partikler, den kolliderer, udvidet rækkevidden af ​​de energier, den opererer på, og forbedret dets detektors præcision, som alle skal hjælpe med at analysere quark-gluonplasmaer bedre. LHC vil også hjælpe med at teste RHICs resultater.

Forskning på RHIC og LHC begynder nu også at eksperimentere undersøge en mystisk tilstand af materie, der kan eksistere før kvark-gluonplasmaformer, en tæt blanding af gluoner kendt som et "glasma".

"Dataene fortsætter med at overraske os," sagde Müller.

Müller og hans kollega Barbara Jacak uddybede denne forskning i juli 20 udgaven af ​​tidsskriftet Science.

Følg WordsSideKick.com på Twitter @wordssidekick. Vi er også på Facebook & Google+.


Video Supplement: Suspense: My Dear Niece / The Lucky Lady (East Coast and West Coast).




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com