قطرات کوچک ماده اولیه جهان ساخته شد!!

 محققان قطرات کوچکی از ماده فوق‌العاده گرمی را ایجاد کرده‌اند که زمانی جهان اولیه را تشکیل می‌داد، این ماده به شکلهای و اندازه‌های مختلفی تشکیل شده است: حلقه‌ای، بیضی و مثلثی

تجسم قطرات پلاسمای گلوئون کوارک در سه شکل هندسی. تصویر از  Javier Orjuela Koop.

یک تیم بین‌المللی از دانشمندان قطرات کوچکی از ماده فوق‌الذکر را ایجاد کرده است که زمانی جهان اولیه را تشکیل می‌داد، این ماده به شکلهای و اندازه‌های مختلفی تشکیل شده است: حلقه‌ای، بیضی و مثلثی

مطالعه، منتشر شده در 10 دسامبر 2018 در مجله  Nature Physic، بر روی حالت مایع مانند ماده پلاسمای گلوئون کوارک تمرکز دارد. فیزیکدانان معتقدند که این ماده در مدت چند میکرو ثانیه پس از انفجار بزرگ، کل جهان را پر کرده بود، زمانی که ذرات جهان گرد هم آمده بودند تا اتم‌ها را ایجاد کنند.

محققان از یک آزمایشگاه عظیم در آزمایشگاه ملی Brookhaven در آپتون نیویورک برای بازسازی این پلاسما استفاده کردند. در یک سری آزمایش‌ها، محققان بسته‌های پروتون و نوترون را در ترکیبات مختلف به هسته‌های بزرگتر اتمی شکستند. آنها کشف کردند که با کنترل دقیق شرایط، می‌توانند قطرات پلاسمای کوارک گلوئون تولید کنند که به سه شکل مختلف هندسی شکل می‌گیرند.

جیمی ناگل و همکار نویسنده مطالعه گفت: یافته‌ها قوی‌ترین شواهدی را به وجود آورده‌اند که می‌گویند چنین قطره‌هایی مانند مایع رفتار می‌کنند. این چیزی است که دانشمندان قبلا تصور می‌کردند غیرممکن باشد. ناگل در بیانیه‌ای گفت:

نتیجه آزمایش ما بسیار نزدیک‌تر به پاسخ به سوال کوچکترین مقدار ماده اولیه جهان است که می‌تواند وجود داشته باشد.

این تصویر چگونگی برخورد اتمی بین مواد تشکیل دهنده مختلف در طول زمان برای تولید پلاسما در اشکال متمایز را نشان می‌دهد. تصویر از PHENIX / Nature 2018.

سه حالت بسیار آشنا از ماده وجود دارد: جامد، مایع و گاز. هنگامی که چیزی جامد است، مولکول های فردی آن انرژی کمتری دارند که به راحتی توسط نیروهای بین مولکولی نگهداری می شود. در یک مایع، مولکول ها انرژی بیشتری دارند، که به آنها اجازه می دهد که از یکدیگر فاصله بگیرند (هرچند هنوز نیروهای بین مولکولی را متوجه می شوند که منجر به چسبندگی می شوند). در یک گاز، مولکول ها دارای مجموعهای زیادی از انرژی هستند، به طوری که آنها بدون استفاده از یک جسم به هم می‌چسبند.

سپس پلاسما، چهارمین حالت اساسی ماده است. پلاسما زمانی اتفاق می افتد که یک ابر گازی دارای انرژی زیادی باشد که الکترون ها از هسته درون ابر جدا می شوند. 

اما یک حالت دیگر وجود دارد که هم ریزترین و عجیب ترین، حداقل در جهان امروز است. این حالت پلاسمای کوارک-گلوئون است.

فقط چند هزارم ثانیه بعد از انفجار بزرگ، جهان چنان گرم و متراکم بود که اتم ها نمیتوانستند شکل بگیرند. در عوض، فضا به طور انحصاری با پلاسمای کوارک گلوئون یا سوپ کوارک پر شده بود. این فرم عجیب و غریب ماده تنها زمانی وجود دارد که دمای (به معنای علمی، به معنی انرژی متوسط ​​انرژی ذرات) به چند تریلیون درجه یا تقریبا 250 هزار بار گرمتر از مرکز خورشید است.

از آنجا که دانشمندان به شدت علاقه مند به یادگیری در مورد اولین لحظات جهان هستند، درک نحوه رفتار پلاسما کوارک-گلوون برای درک ما از خود کیهان بسیار مهم است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Tiny droplets of early universe matter created

By EarthSky in SPACE | December 14, 2018

https://earthsky.org/space/tiny-droplets-of-early-universe-matter-plasma-created

Physicists create ultra-hot drops of ‘quark soup’ that dominated the very early universe

By Jake Parks  |  Published: Wednesday, December 12, 2018

http://www.astronomy.com/news/2018/12/physicists-create-ultrahot-droplets-of-quark-soup