اولین میکروثانیه از انفجار بزرگ

با استفاده از داده‌های تولید شده توسط برخورددهنده بزرگ هادرونی، دانشمندان می‌گویند که در اولین انفجار بزرگ میکروثانیه پلاسمای کوارک-گلوئون به شکل مایع در آمده است.

ایده هنری از بیگ بنگ، از Scitechdaily.com.

جهان پس از انفجار بزرگ چگونه بود؟

کیهان‌شناسان در اولین زمان با استفاده از شتاب‌دهنده‌های ذرات، فیزیک پایه را بررسی می‌کنند. بزرگترین برخوردبزرگ هادرونی در CERN است (تونلی با ابعاد 17 مایل (27 کیلومتر)، در عمق زیرزمین در زیر مرز فرانسه و سوئیس). در تاریخ 31 می 2021، محققان گفتند که آنها از برخورددهنده بزرگ هادرونی برای بررسی نوع خاصی از پلاسما موجود در اولین میلیونیم ثانیه – معروف به اولین میکروثانیه یا 0.000001 ثانیه – انفجار بزرگ استفاده کرده‌اند. آنها گفتند که این پلاسما اولین ماده‌ای است که در جهان وجود داشته است و  آنها گفتند این پلاسما خاصیتی مانند مایع دارد.

مجله معتبری مانند Physics Letters B برای شماره 10 ژوئیه 2021 این امر را به صورت آنلاین منتشر کرده است. یو ژو، به همراه دانش‌آموزش زوزانا موراوكوا، هر دو در انستیتوی نیلز بور در دانشگاه كپنهاگ، این كار را انجام داده‌اند.

پلاسمای کوارک-گلوئون

پلاسما را گاهی اوقات بعد از جامدات، مایعات و گازها حالت چهارم ماده می‌نامند. پلاسمای موجود در اولین جهان یک پلاسمای کوارک-گلوئون (QGP) نامیده می‌شود.

محققان مدرن معتقدند که این مورد در 0.000001 ثانیه اول انفجار بزرگ وجود داشته است.

بنابراین وضعیت ماده را در جهان در حال گسترش امروز تصور کنید. سپس تصور کنید که همه کهکشانها هرچه بیشتر به یکدیگر نزدیک می‌شوند و به گذشته نگاه می‌کنیم، ذهن خود را “به عقب” برمی‌گردانیم. ممکن است مشاهده کنید که در اولین میکروثانیه انفجار بزرگ، همه آنچه می‌دانیم به قطعات کوچکی تکه تکه شد.

و همچنین ممکن است ببینید که اولین میکروثانیه‌های جهان ما فوق‌العاده گرم و متراکم بودند. در اولین زمان است که ما پلاسمای کوارک-گلوئون را پیدا می‌کنیم.

برای یادگیری آنچه دانشمندان موسسه نیلز بور در مورد آن آموخته‌اند، به خواندن ادامه دهید.

اولین میکرو ثانیه جهان ما

پلاسمای کوارک-گلوئون (QGP) – که در 0.000001 ثانیه اول بیگ‌بنگ وجود دارد – مدت زیادی باقی نماند. پس از آن لحظات اولیه، با انبساط جهان ناپدید شد و از گرما و تراکم کمتری برخوردار شد. این یک پیروزی در علم مدرن است که دانشمندان می‌توانند فیزیک این پلاسما را با استفاده از برخورددهنده بزرگ هادرونی مطالعه کنند. یو ژو فیزیکدان ذرات توضیح داد:

ما ماده‌ای به نام پلاسمای کوارک-گلوئون را مطالعه کرده‌ایم که تنها ماده‌ای بود که در اولین میکروثانیه انفجار بزرگ وجود داشت. نتایج ما داستانی بی‌نظیر از چگونگی تکامل پلاسما در مراحل اولیه جهان به ما می‌گوید.

ابتدا پلاسمای متشکل از کوارک‌ها و گلوئون‌ها با انبساط گرم جهان جدا شد. سپس قطعات کوارک به اصطلاح هادرون اصلاح شدند. هادرون با سه کوارک یک پروتون می‌سازد که بخشی از [هسته اتم‌ها] است.

این هسته‌ها عناصر سازنده زمین، خود ما و جهان پیرامون ما هستند.

وی توضیح داد که چگونه برخورد دهنده بزرگ هادرونی در CERN محققان را قادر می‌سازد تا اولین مورد تاریخ را بازآفرینی کرده و آنچه را که برای آن اتفاق افتاده است جستجو کنند:

برخوردکننده یونها را با سرعت زیادی از پلاسما جدا می‌کند، تقریباً مانند سرعت نور [186000 مایل در ثانیه یا 300000 کیلومتر در ثانیه]. این امر به ما امکان می‌دهد ببینیم که QGP از ماده خود به هسته‌های اتم‌ها و عناصر سازنده حیات تکامل یافته است.

تصویری از گسترش جهان  از  Scitechdaily.com.

شکلی مایع مانند برای اولین ماده

این تیم از دانشمندان الگوریتمی را ابداع کردند که نشان داد چگونه QGP همزمان با میکروثانیه و کل جهان گسترش می‌یابد. نتایج آنها نشان داد که QGP قبلاً شکل مایع مانند داشته است. دانشمندان گفتند که:

با تغییر مداوم شکل خود در طول زمان، خود را از سایر موارد متمایز می‌کند.

ژو اظهار داشت:

برای مدتها محققان تصور می کردند که پلاسما نوعی گاز است، اما تجزیه و تحلیل ما آخرین اندازه‌گیری را تأیید می‌کند، جایی که برخورددهنده هادرونی نشان داد که QGP مانند آب روان و نرم است.

جزئیات جدیدی که ما ارائه می‌دهیم این است که پلاسما با گذشت زمان شکل خود را تغییر داده است که کاملاً تعجب‌آور است و با هر ماده دیگری که می‌دانیم و آنچه انتظار داشتیم متفاوت است.

وی اظهار داشت که اگرچه این کار جدید جزئی به نظر می‌رسد، اما دانشمندان را یک گام به حل معمای بیگ‌بنگ و چگونگی تکامل جهان در اولین میکروثانیه نزدیک می‌کند.

فیزیکدان ذرات یو ژو. تصویر از موسسه نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ.

زوزانا موراوکووا دانشجوی دکترای فیزیک ذرات تجربی در انستیتوی نیلز بور است. تصویر از دانشگاه کپنهاگ.

 ترجمه سارا سیدحاتمی

منبع:

The 1st Microsecond Of The Big Bang

Posted by Deborah Byrd June 16, 2021

https://earthsky.org/human-world/1st-microsecond-of-the-big-bang/