Після Великого вибуху Всесвіт був рідким — дослідження МІТ і CERN

22 лютого 2026 р. 13:11

22 лютого 2026 р. 13:11

Фізики змоделювали стан Всесвіту одразу після Великого вибуху і виявили, що первинна матерія поводилася як рідина. Йдеться про кварково-глюонну плазму — надщільний і надгарячий стан речовини. Результати отримали після аналізу мільярдів зіткнень у Великому адронному колайдері, передає ScienceAlert .

Відразу після Великого вибуху Всесвіт був заповнений так званою кварково-глюонною плазмою (QGP) — надщільною “рідиною”, що існувала частки секунди. За оцінками, її температура була у мільярд разів вищою за температуру поверхні Сонця, після чого вона розширилася, охолола й згодом сформувала атоми.

Команда фізиків із Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology, MIT) та Європейської організації з ядерних досліджень ( Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) відтворила зіткнення важких іонів, подібні до тих, що створювали QGP у ранньому Всесвіті. Вони проаналізували дані зіткнень частинок свинцю, розігнаних майже до швидкості світла у Великому адронному колайдері.

Такі зіткнення породжують енергетичні частинки, зокрема кварки, а також короткочасні “краплі” кварково-глюонної плазми. Дослідники простежили, як кварки рухаються крізь цю плазму та як вона реагує на їхню енергію. Результати дослідження науковці опублікували в журналі Physics Letters B.

“Тепер ми бачимо, що плазма неймовірно щільна, така, що вона здатна уповільнити кварк, і виробляти бризки і завитки, як рідина. Отже, кварк-глюонна плазма дійсно є первинним супом”, — пояснив фізик Єн-Джі Лі з Массачусетського технологічного інституту.

Коли кварки проходять крізь QGP, вони гальмують і збурюють середовище, залишаючи слід, наче моторний човен на воді. Фізик з Массачусетського технологічного інституту Крішна Раджагопал наводить просту аналогію: так само як катер передає імпульс озеру, змушуючи воду рухатися за ним, кварки створюють “хвилі” у надгарячій плазмі.

Виявити цей ефект було складно, адже плазма існує лише квадрильйонну частку секунди, а зіткнення супроводжуються тисячами взаємодіючих частинок. До того ж кварки зазвичай народжуються у парі з антикварками й розлітаються у протилежних напрямках, ускладнюючи аналіз.

Тому замість пошуку пар кварк–антикварк дослідники зосередилися на рідкісних подіях, коли разом із кварком утворюється Z-бозон. Оскільки ця нейтральна частинка не взаємодіє з QGP, вона дозволяє точніше виміряти слід, створений одним кварком.

Із 13 мільярдів проаналізованих зіткнень лише близько 2000 призвели до утворення Z-бозона. Проте саме ці випадки дали змогу підтвердити, що плазма реагує як рідина — плескається й закручується після проходження кварка.

Раджагопал назвав отримані дані “остаточним, безпомилковим доказом” рідинної поведінки QGP, хоча визнав, що дискусія щодо природи цієї матерії триватиме. За його словами, нова методика може стати основою для дослідження інших високоенергетичних процесів і допоможе краще зрозуміти одну з найзагадковіших форм речовини в історії Всесвіту.

“У багатьох інших галузях науки спосіб, яким ви дізнаєтеся про властивості матеріалу, полягає в тому, щоб якимось чином порушити його і виміряти, як порушення поширюється і розсіюється”, — підсумував Раджагопал.

Раніше астрономи провели масштабний “перепис” звичайної матерії Всесвіту і з'ясували, що вона переважно ховається у просторі між галактиками. Це дослідження підтвердило теорію Великого вибуху, показавши, що на зорі та планети припадає менше ніж 10% баріонної речовини, тоді як понад 76% розпорошено в міжгалактичному середовищі.

Технології