Учени създадоха „Малък Голям взрив" — и той беше много по-малък, отколкото някой очакваше

Честно казано — когато за първи път попаднах на това изследване, се наложи да го прочета два пъти, за да се уверя, че съм го разбрал правилно.

Учените току-що възпроизведоха първичната материя, която е изпълвала Вселената... използвайки атомни ядра толкова малки, че повечето физици не са вярвали, че това ще проработи.

Остави това за минутка да осъзнаеш.

Какво точно направиха?

Ето каква е работата. Точно след Големия взрив, преди дори да съществуват атоми, цялата Вселена е била изпълнена с нещо, наречено кварк-глуонна плазма — изключително горещо и плътно състояние на материята, при което протони и неутрони все още не са се формирали. Учените наричат това „първична материя" на Вселената.

С години изследователите се опитват да възпроизведат това нещо в лаборатории, като сблъскват атомни ядра със скорости, близки до скоростта на светлината. Логиката беше, че са необходими наистина тежки ядра — мислете си за олово — за да се генерира достатъчно енергия за образуване на тази плазма.

Но ето я изненадата: изследователи от Института „Нилс Бор" в Копенхаген, работещи с екипа на ALICE в ЦЕРН, току-що доказаха, че това предположение е грешно.

Те успешно създадоха кварк-глуонна плазма, използвайки много по-малки ядра — конкретно кислород-16 и неон-20. Това е значително по-малко от това, което някой е смятал за възможно.

Оловото има 82 протона. Кислородът има 16. Неонът има 20. Това е доста съществена разлика!

„Малък Голям взрив"

Доцент Ю Джоу, който ръководеше експеримента, го каза много точно: това, което са създали, по същество е „Малък Голям взрив".

„Ние изместихме границите за това колко малки могат да бъдат атомните ядра, за да възпроизведем тази първична материя", каза той. „Сега знаем повече за фундаменталните условия, необходими за преминаването на материята в това екстремно състояние."

Много ми харесва този начин да се мисли за нещата. Ние буквално наблюдаваме миниатюрни версии на раждането на Вселената — в ускорители на частици, които се простират през няколко държави.

Връзката с боулзингните щифтове

Ето къде става наистина интересно (и малко забавно).

Когато учените сблъскаха тези малки ядра, те откриха нещо fascиниращо: получените модели на частиците запазиха информация за първоначалните форми на участващите ядра.

Сблъсъците на кислород произвеждаха заоблени модели. Но сблъсъците на неон? Те създаваха отличителни модели с форма на боулзингов щифт.

Защо? Защото ядрата на кислорода са сферични, докато ядрата на неона са... ами удължени като боулзингов щифт.

Постдокторантът Емил Горм Далбеæk Нийлсъл обясни това много хубаво: „Това е малко като да осветиш предмет и да видиш сянката му. Не можеш да видиш предмета директно, но сянката му разкрива формата му."

Така че, наблюдавайки как частиците излитат от тези сблъсъци, учените по същество могат да „видят" формите на атомни ядра, които са твърде малки, за да бъдат наблюдавани директно. Колко готино е това?

Защо трябва да ти пука?

Знам какво си мислиш — това звучи като изключително тясно поле на физиката, което няма нищо общо с ежедневието.

Но ето защо е важно: разбирането на структурата на атомните ядра ни помага да разберем силната ядрена сила — една от четирите фундаментални сили в природата. Това е силата, която държи протоните и неутроните заедно на първо място. Тя е отговорна за това атомите да бъдат... ами атоми.

Без силната сила да си върши работата, нищо в нашата Вселена нямаше да съществува в сегашната си форма. Звезди, планети, ти, аз — нищо от това не работи без тези фундаментални взаимодействия.

Освен това има нещо наистина вдъхновяващо в способността на човечеството да възпроизведе в малък мащаб условията, съществували микросекунди след началото на цялата Вселена. Това е нещото, което те кара да спреш и да помислиш за мястото ни в космоса.

Изграждане върху наследство

Изследването има особено дълбоки корени в Института „Нилс Бор". Аге Бор, син на известния физик Нилс Бор, получи Нобелова награда през 1975 г. за работата си върху структурата на атомното ядро. Традицията да се изместват границите на разбирането ни за тези малки градивни елементи продължава и до днес.

Вместо внимателно да проучват ядра при ниски енергии (традиционният подход), тези учени сега ги разбиват при най-високите налични енергии и реконструират свойствата им от последствията.

Това е фундаментално различен начин да гледаш на нещата — и той току-що отвори нови възможности за разбирането както на най-ранните моменти от Вселената, така и на природата на материята изобщо.

Доста забележително какво можеш да откриеш, когато сблъскаш малки неща наистина, наистина силно, нали?