Ранняя Вселенная — сложный для изучения объект. Однако, возможно, ученые только что нашли новые подсказки о ее происхождении. Исследователи наблюдали фазовый переход, отличный от плавного перехода ранней Вселенной от горячего «бульона» из субатомных частиц к атомам, состоящим из нейтронов, протонов и электронов — строительных блоков материи.
На самом деле исследователи изучали фазовые переходы, которые происходят при изменении состояния вещества. Например, знакомый всем фазовый переход происходит при нагревании воды до температуры кипения. Температура воды повышается до тех пор, пока она не начинает превращаться в пар. Температура перестает повышаться, поскольку тепловая энергия расходуется на переход из жидкого состояния в газообразное.
Что ищут ученые
В данном случае ученые искали признаки момента, когда энергия, поступающая в систему, перестает вызывать один эффект и начинает приводить к фазовому переходу. В частности, они изучали резкий фазовый переход между квантовой плазмой ранней Вселенной и обычной материей, состоящей из атомов и молекул.
«Мы не можем вернуться в прошлое, но можем воссоздать условия, существовавшие сразу после Большого взрыва, и попытаться понять, как развивалась ранняя Вселенная», — сказал Ядав Пандит, один из исследователей, в пресс-релизе.
Исследователи проанализировали данные о столкновениях тяжелых ядер золота при различных энергиях, полученные с помощью огромных детекторов частиц в Брукхейвенской национальной лаборатории. В итоге они обнаружили сигнатуру — временное исчезновение определенного типа потока частиц, наблюдаемого при столкновениях.
«Когда столкновение происходит при энергии, близкой к фазовому переходу первого рода, расширение и, как следствие, отклонение испускаемых частиц «смягчаются», — сказал Пандит в пресс-релизе. — Энергия, которая в обычных условиях расширила бы систему, вместо этого идет на изменение состояния вещества — разрушение адронов с высвобождением кварков и глюонов».
Это открытие еще на шаг приближает физиков к пониманию полной фазовой структуры ядерной материи. Это, в свою очередь, может помочь ученым лучше понять происхождение нашей ранней Вселенной.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.