19 просмотров

Происхождение Вселенной

Фазовая диаграмма ядра: RHIC находится в энергетическом

Ядерная фазовая диаграмма: RHIC находится в энергетическом «золотом» для исследования перехода между обычной материей, состоящей из адронов, и материей ранней Вселенной, известной как кварк-глюонная плазма.

Давным-давно в далекой-далекой галактике?

На самом деле, нет причин ни идти в свой местный театр, ни уезжать из этой галактики в другую, далекую, если вы хотите узнать, что произошло давным-давно в нашей вселенной. Вы можете путешествовать во времени и пространстве в микросекунды после Большого Взрыва, с ответами, найденными физиками-ядерщиками Министерства энергетики, работающими в наших национальных лабораториях и университетах.

Большой взрыв

Все, что мы знаем во Вселенной — планеты, люди, звезды, галактики, гравитация, материя и антиматерия, энергия и темная энергия — все восходит к катастрофическому Большому взрыву. В то время как все закончилось за доли секунды, область пространства размером с один протон значительно расширилась, сформировав начало нашей Вселенной.

Понимание того, что произошло в первые несколько микросекунд, имеет решающее значение для понимания того, как Вселенная стала выглядеть и вести себя так, как сегодня. И наше понимание все больше формируется путем воссоздания тех самых событий, которые составили Большой Взрыв, и изучения первобытного бульона из фундаментальных частиц самой ранней Вселенной. Одним из лучших научных инструментов для этого является Релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC), созданный Министерством энергетики в Брукхейвенской национальной лаборатории. В RHIC более тысячи ученых со всего мира приезжают для изучения поведения материи, которая, как считается, действовала через микросекунды после Большого взрыва.

Статья в тему:  Как получить гоку в новой вселенной

RHIC — это коллайдер частиц и первая подобная машина, способная сталкивать вместе тяжелые ионы, представляющие собой атомы, у которых удалено внешнее электронное облако. Думайте о RHIC как о «рыцарской арене» длиной 2,4 мили, где ионные лучи начинаются с противоположных концов и движутся навстречу друг другу почти со скоростью света. Но вместо того, чтобы рыцарь «слез с коня», это высокоскоростное столкновение плавит протоны и нейтроны ионов, освобождая кварки и другие частицы для рассеивания во время взрыва, очень похожего на взрыв Большого взрыва.

Когда первая материя начала появляться в результате Большого взрыва, она прошла ряд стадий, подобных тому, как пар конденсируется в воду и, в конце концов, замерзает при охлаждении — за исключением того, что вместо воды вы получаете первую узнаваемую материю во Вселенной — горячий суп. кварков и глюонов. Хотя весь процесс происходил за доли секунды, в этом процессе все еще были фазы материи, которые ученые не понимают. Первоначально RHIC был единственной машиной в мире, способной воссоздавать условия окружающей среды и регулировать температуру, при которых материя может быстро менять форму, как за микросекунды после Большого взрыва.

Физик Брукхейвенской лаборатории Пол Соренсен стоит перед массивным детектором STAR на релятивистском коллайдере тяжелых ионов.

Фото предоставлено Брукхейвенской национальной лабораторией.

Физик Брукхейвенской лаборатории Пол Соренсен стоит перед массивным детектором STAR на релятивистском коллайдере тяжелых ионов.

Внутри RHIC обычная материя имеет тенденцию плавиться на свои основные составляющие, при температуре более чем в 100 000 раз выше, чем в центре Солнца. Эта реакция позволяет ученым понять природу материи и то, как мы все появились.

Статья в тему:  Когда происходит действие Вандавижн во вселенной Марвел

«Исследователи RHIC могут видеть, как формы материи, происходящие из кварков и глюонов, ведут себя в различных условиях», — сказал Пол Соренсен, физик из RHIC. «Например, думайте о тяжелом ионе как о луке, но после реакции в этих условиях лук превращается в тарелку французского лукового супа».

Внешняя ссылка

Помимо RHIC, Управление науки поддерживает исследования условий окружающей среды Большого взрыва на Большом адронном коллайдере (БАК), расположенном в ЦЕРНе, Европейской организации ядерных исследований, в Швейцарии. LHC позволяет изучать эти явления при несколько иных температурных условиях, чем на RHIC, возвращая это вещество к его изначальным составляющим. По сути, LHC может превратить французский луковый суп из горячего в обжигающий. Используя коллайдеры, ученые могут разбивать частицы материи, которые когда-то были связаны друг с другом. Эта взрывная реакция, которая разделяет материю на ее первичные элементы, является для нас лучшим способом понять свойства материи.

Открытия RHIC и LHC многому научили нас о том, из чего мы сделаны и откуда пришли (и как Вселенная готовит французский луковый суп!). И хотя теперь мы знаем больше о частицах материи, из которых состоит наша Вселенная, а также о многих различных типах материи, созданных нашей Вселенной, я с нетерпением жду возможности узнать, «что имеет значение» дальше.

Управление науки является единственным крупнейшим сторонником фундаментальных исследований энергии в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт http://science.energy.gov.

Статья в тему:  Почему мисс вселенная всегда с земли

Итан Альперн — специалист по коммуникациям в Управлении науки, ethan.alpern@science.doe.gov.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x