Hottest Particle Soup May Secrets Of Primordial Universe Onthullen

{h1}

Natuurkundigen hebben een vreemde materietoestand gecreëerd, quark-gluonplasma genaamd, die lijkt op omstandigheden nadat het universum werd gecreëerd.

Een soep van ultra-hete elementaire deeltjes zou de sleutel kunnen zijn om te begrijpen hoe het universum er uitzag net na de vorming, zeggen wetenschappers.

In de afgelopen jaren hebben natuurkundigen deze soep gecreëerd in twee van 's werelds krachtigste deeltjesversnellers - de Large Hadron Collider (LHC) in Zwitserland en de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in New York - door deeltjes samen te slaan met supersnelle snelheden.

Wanneer twee deeltjes botsen, exploderen ze in pure energie die krachtig genoeg is om atomen te laten smelten en protonen en neutronen (de bouwstenen van atoomkernen) uit elkaar te halen in hun samenstellende quarks en gluonen. Protonen en neutronen bevatten elk drie quarks en gluonen zijn de massa-loze lijm die de quarks samenhoudt.

Het resultaat is dat plasmapsychologen een "bijna perfecte vloeistof" noemen, met bijna geen wrijving.

Heter dan de zon

Bij temperaturen tussen 7 triljoen en 10 triljoen graden Fahrenheit (4 biljoen en 6 triljoen graden Celsius), is dit "quark-gluon plasma" het heetste wat ooit op aarde is gemaakt en is ongeveer 100.000 keer heter dan het centrum van de zon.

"We hebben nu materie gecreëerd in een unieke staat, samengesteld uit quarks en gluonen die zijn bevrijd van binnenuit protonen en neutronen", zegt Steven Vigdor, een fysicus van het Brookhaven National Laboratory, waar de RHIC is gevestigd. Men denkt dat deze bizarre staat van materie slechts enkele fracties van een seconde lijkt op de vorm van materie in het universum nadat het ongeveer 13,7 miljard jaar geleden in de oerknal geboren was. [Album: Behind the Scenes bij RHIC]

"Veel kritieke kenmerken van het universum werden vastgesteld op die zeer vroege momenten in de kinderschoenen van het universum," zei Vigdor vandaag (13 augustus) op de Quark Matter 2012 deeltjesfysica-conferentie in Washington, D.C.

Snel na deze fase van het universum zouden quarks en gluonen zijn gecombineerd om protonen en neutronen te vormen, die een tijdje later met elektronen zouden zijn gegroepeerd om atomen te vormen. Deze bouwden uiteindelijk de sterrenstelsels, sterren en planeten die we vandaag kennen.

Om beter te begrijpen hoe dit is gebeurd, willen wetenschappers experimenteren met deze oersoep om de eigenschappen ervan te bestuderen, zoals de viscositeit, die een maat is voor de inwendige wrijving of stromingsweerstand. Vergeleken met alledaagse vloeistoffen zoals honing of zelfs water, heeft quark-gluon-plasma zeer weinig viscositeit.

Dit plasma is ook extreem dicht, met deeltjes die dichter op elkaar zitten dan neutronensterren, de samengeperste ballen van materie die ontstaan ​​wanneer sommige sterren in supernova's exploderen.

"We hebben nu de tools om er echt mee te experimenteren... en erachter te komen wat voor soort dingen dit echt is en waarom het deze buitengewone eigenschappen heeft," zei Jurgen Schukraft, een fysicus in het fysica-laboratorium van CERN in Genève, thuis van de LHC.

Kanonskogels door plasma

Een van de manieren waarop wetenschappers experimenteren met deze staat van materie is door er andere deeltjes doorheen te schieten.

Charm-quarks, bijvoorbeeld, zijn een smaak van quark die 100 keer massiever is dan de op en neer gaande quarks die protonen en neutronen vormen. Toen fysici van het ALICE-experiment van de Large Hadron Collider deeltjes met charm quarks in het quark-gluon plasma injecteerden, ontdekten ze dat de stroom van het plasma zo sterk was dat het de betoverende deeltjes meesleepte en uiteindelijk hun passage vertraagde.

"Ook al zijn ze erg zwaar en ze gaan door als kanonskogels, ze zijn uiteindelijk vertraagd," zei Schukraft. "Deze materie heeft een enorm vermogen om zelfs zeer zware deeltjes te stoppen."

Wetenschappers zoeken al jarenlang naar quark-gluon-plasma. In 2005 vermoedden natuurkundigen dat ze het in RHIC hadden gemaakt, maar het was pas in 2010 dat ze hadden vastgesteld dat ze materie hadden aangemaakt die zo heet was dat ze aanleiding gaven tot de extreme staat.

Volg Clara Moskowitz op Twitter @ClaraMoskowitz of WordsSideKick.com @wordssidekick. We zijn ook bezig Facebook & Google+.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com