Физики выявили удивительное сходство между первой материей и водой

Международная группа ученых выяснила, что кварк-глюонная плазма (QGP), образовавшаяся в первые мгновения после Большого взрыва, и обычная вода имеют удивительное сходство. Об этом свидетельствует новое исследование, опубликованное в журнале SciPost Physics, сообщает SciTechDaily.

Как известно, материя во Вселенной состоит из атомов, в которых есть ядра с вращающимися электронами. Ядра состоят из протонов и нейтронов, вместе известных как нуклоны, а они, в свою очередь, состоят из кварков, взаимодействующих через глюоны.

При очень высоких температурах – примерно в миллион раз горячее, чем центр Солнца – кварки и глюоны вырываются из своих родительских нуклонов и образуют плотный горячий “суп”, известный как кварк-глюонная плазма.

После Большого взрыва ранняя Вселенная была заполнена невероятно горячей кварк-глюонной плазмой. Недавние исследования подтвердили, что через микросекунду она охладилась, чтобы сформировать строительные блоки всей материи.

С начала 2000-х годов ученые смогли экспериментально воссоздать кварк-глюонную плазму с помощью коллайдеров крупных частиц, что позволило по-новому взглянуть на это необычное состояние материи.

Ранее ученые полагали, что обычные вещества, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, очень отличаются по свойствам от кварк-глюонной плазмы, обнаруженной в начале существования Вселенной.

Например, такие жидкости, как вода, регулируются поведением атомов и молекул, которые намного больше, чем частицы в кварк-глюонной плазме, и удерживаются вместе более слабыми силами. А вязкость и плотность QGP примерно в 16 раз выше, чем у жидкости.

Однако недавнее исследование показало, что, несмотря на различия, соотношение вязкости и плотности, известное как кинематическая вязкость, у кварк-глюонной плазмы и обычных жидкостей очень близкое.

Это означает, что две жидкости будут течь одинаково, даже если они имеют очень разную вязкость и плотность.

“Мы еще не до конца понимаем происхождение этого поразительного сходства, но думаем, что оно может быть связано с фундаментальными физическими константами, которые устанавливают универсальный нижний предел вязкости как для обычных жидкостей, так и для кварк-глюонной плазмы”, – отметил один из авторов статьи, профессор физики Лондонского университета Королевы Марии Костя Траченко.

Уникальность исследования состоит в том, что ученые смогли провести количественные сравнения между чрезвычайно разрозненными системами. Его результат показывает способность физики переводить общие принципы в конкретные описания сложных свойств, таких как течение жидкости в экзотических типах материи.

Понимание QGP и ее течения в настоящее время находится на переднем плане физики высоких энергий.