私たちの宇宙は始まった すべてを存在に吹き飛ばした強打で。 しかし、その後どうなったかは謎です。 科学者たちは、原子が形成される前、またはそれらを構成する陽子と中性子でさえ形成される前に、おそらくクォークとグルオンと呼ばれる 2 つの素粒子の熱くてスープのような混合物が存在し、プラズマとして空間をかき回していたと考えています。 そして、宇宙の最初の瞬間を観察した人が周りにいなかったため、研究者の連合が歴史を再実行しようとしています.
ブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器を使用して、彼らは本質的に「リトルバン」を作成し、それを使用してそのクォークグルーオンプラズマの特性を調べています。 この発見は、宇宙論者が初期の宇宙のまだあいまいなイメージを改善するのに役立ち、幼児物質のにじみ出て膨れ上がった状態がどのように冷却され、合体して今日の惑星、星、銀河になったのかを解明するのに役立ちます。
「ビッグバンから数マイクロ秒後のことを考えてみると、宇宙はこの段階にありました」と、相対論的重イオン衝突型加速器 (STAR) でソレノイド トラッカーを使用している物理学者の Rongrong Ma は言います。 . 「そのような物質の特性を実験から理解できれば、宇宙がどのように進化したかを理解するのに役立ちます。」
科学者たちは、このプラズマ段階がどのくらい続いたかはわかっていません。数秒から数千年の間だった可能性があります。 今日でも中性子星の密集したコアに存在するか、超高エネルギー粒子が地球の大気に衝突するときに生成される可能性があるため、その特性について学ぶことは、最も極端な宇宙環境の物理学を特徴付けるのに役立つ可能性があります.
これらの初期の宇宙を望遠鏡で研究することは不可能であり、宇宙マイクロ波背景放射までさかのぼることができます。これは、ビッグバンから 10 万年後に高密度の初期宇宙から出現した最初の光です。 それ以前のすべては、文字通りにも比喩的にも、宇宙論の暗い時代です。 イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の核物理学者である Jaki Noronha-Hostler は、理論的なシミュレーションがそのギャップを埋めるのに役立つと述べていますが、STAR のような検出器を使用すると、「ビッグバンに非常によく似たシステムを実験的に理解することができます」。
さらに、クォークとグルオンは自然界で単独で発見されることは決してないため、それらを単独で研究することは困難です。 イェール大学の物理学者で STAR 実験の広報担当者である Helen Caines は、次のように述べています。 代わりに、陽子、中性子、およびウプシロン、パイ中間子、カ中間子などのよりエキゾチックな物質など、複合状態で立ち往生しています。 しかし、十分に高い温度では、これらの複合粒子間の境界がぼやけ始めます。 「それがクォークグルーオンプラズマです」とCaines氏は言います。 それらはまだある程度の体積に閉じ込められていますが、この空間内のクォークとグルオンはもはや融合していません. 実際、「プラズマ」は流れるという点で実際には流体のように振る舞うので、「プラズマ」は少し間違った呼び方かもしれないと彼女は言います。
3 月、ブルックヘブンの科学者たちは で報告された フィジカルレビューレター 金原子核の 2 つのビームを光速に近い速度で加速し、それらを互いに衝突させることで、短時間クォーク グルーオン プラズマを生成することができました。 その後、巧妙なビットが来ました。彼らはこの衝突を使用して、ビッグバン後のプラズマがどれだけ熱くなったかを計算しました。