Vědci právě vytvořili „Malý Velký třesk" — A dopadlo to úplně jinak, než kdo čekal
Musím se přiznat — když jsem o tomto výzkumu poprvé četl, musel jsem si to přečíst dvakrát, abych to správně pochopil.
Vědci právě znovu vytvořili primordiální polévku, která vyplňovala náš vesmír... s použitím atomových jader tak malých, že většina fyziků si myslela, že to prostě nemůže fungovat.
Nechte si to na chvíli projít hlavou.
Co vlastně udělali?
Takže o co jde. Hned po Velkém třesku, ještě předtím, než vůbec existovaly atomy, byl celý vesmír vyplněn takzvaným kvark-gluonovým plazmatem — extrémně horkým a hustým stavem hmoty, kde se protony a neutrony ještě neformovaly. Vědci tomu říkají „primordiální hmota".
Roky se vědci snažili tuto látku reprodukovat v laboratořích — sráželi atomová jádra při rychlostech blízkých rychlosti světla. Logika byla jasná: potřebujete opravdu těžká jádra, jako je olovo, abyste generovali dost energie na vznik tohoto plazmatu.
Ale tady přichází ta úžasná část: výzkumníci z Niels Bohr Institutu v Kodani ve spolupráci s projektem ALICE v CERN právě dokázali, že tento předpoklad byl mylný.
Úspěšně vytvořili kvark-gluonové plazma pomocí mnohem menších jader — konkrétně kyslíku-16 a neonu-20. To je výrazně menší, než kdokoliv předpokládal.
Olovo má 82 protonů. Kyslík má 16. Neon má 20. Docela velký rozdíl, co?
Malý Velký třesk
Docent You Zhou, který vedl experiment, to vyjádřil dokonale: to, co vytvořili, je v podstatě „Malý Velký třesk".
„Posunuli jsme hranice toho, jak malá mohou být atomová jádra, aby se tato primordiální hmota znovu vytvořila," řekl. „Nyní víme víc o základních podmínkách, které jsou potřeba pro přechod hmoty do tohoto extrémního stavu."
Miluju ten rámec. Doslova sledujeme miniaturní verze zrození vesmíru — v urychlovačích částic, které se táhnou přes několik zemí.
Souvislost s kuželkami
Tady to začíná být opravdu zajímavé — a trochu hravé.
Když vědci srazili tato nepatrná jádra, objevili něco fascinujícího: výsledné vzory částic uchovaly informace o původních tvarech jader.
Srážky kyslíku vytvořily kulovité vzory. Ale srážky neonu? Ty vytvořily charakteristické vzory ve tvaru kuželky.
Proč? Protože jádra kyslíku jsou kulová, zatímco jádra neonu jsou protažená jako kuželka.
Postdoktorand Emil Gorm Dahlbæk Nielsen to krásně vysvětlil: „Je to jako když prosvítíte světlo objektem a uvidíte jeho stín. Nemůžete vidět objekt přímo, ale jeho stín odhalí jeho tvar."
Takže sledováním toho, jak částice vylétají ze srážek, mohou vědci v podstatě „vidět" tvary atomových jader, která jsou příliš malá na to, aby se dala pozorovat přímo. Jak úžasné je, že?
Proč by vám to mělo být jedno?
Vím, co si myslíte — zní to jako neuvěřitelně specializovaná fyzika, která nemá nic společného s každodenním životem.
Ale tady je důvod, proč na tom záleží: pochopení struktury atomových jader nám pomáhá pochopit silnou interakci — jednu ze čtyř fundamentálních sil přírody. To je síla, která drží pohromadě protony a neutrony. Je zodpovědná za to, že atomy vůbec existují.
Bez silné interakce by v našem vesmíru neexistovalo nic v současné podobě. Hvězdy, planety, vy, já — nic z toho nefunguje bez těchto fundamentálních interakcí.
Navíc je tu něco opravdu úžasného na lidské schopnosti reprodukovat v malém měřítku podmínky, které existovaly mikrosekundy po začátku celého vesmíru. To je ta věc, která vás donutí se zastavit a zamyslet se nad naším místem v kosmu.
Budování na dědictví
Výzkum má obzvláště hluboké kořeny na Niels Bohr Institutu. Aage Bohr, syn slavného fyzika Nielse Bohra, získal Nobelovu cenu v roce 1975 za svou práci na struktuře atomového jádra. Tradice posouvání našeho chápání těchto nepatrných stavebních bloků pokračuje dodnes.
Místo jemného zkoumání jader při nízkých energiích — tradiční přístup — tito vědci nyní srážejí jádra při nejvyšších dostupných energiích a rekonstruují jejich vlastnosti z následků.
Je to fundamentálně odlišný způsob pohledu na věc — a právě otevřel nové možnosti pro pochopení jak nejranějších okamžiků vesmíru, tak samotné podstaty hmoty.
Docela pozoruhodné, co můžete objevit, když srazíte nepatrné věci opravdu, opravdu silně, že?
Zdroj: ScienceDaily