Физики используют ускорители частиц для исследования кварк-глюонной плазмы ранней Вселенной

Впечатление художника как о самой ранней Вселенной.

Кварк-глюонная плазма (КГП) — это состояние материи, которое существовало только кратчайшее время в самом начале Вселенной, когда эти частицы быстро собирались вместе, образуя протоны и нейтроны, составляющие повседневную материю, которая нас окружает.

Задача понять это изначальное состояние материи выпадает на долю физиков, эксплуатирующих самые мощные в мире ускорители элементарных частиц. Новое специальное издание Специальные темы Европейского физического журнала под названием «Кварк-глюонная плазма и феноменология тяжелых ионов».»Под редакцией Мунши Г. Мустафы, Институт ядерной физики Саха, Калькутта, Индия, объединяет семь статей, в которых подробно описывается наше понимание QGP и процессов, которые превращали его в барионную материю вокруг нас на повседневной основе.

«Кварк-глюонная плазма — это сильно взаимодействующая разрозненная материя, которая существовала лишь недолго в ранней Вселенной, через несколько микросекунд после Большого взрыва», — говорит Мустафа.

«Открытие и описание свойств QGP остаются одними из лучших согласованных международных усилий в современной ядерной физике». Мустафа подчеркивает, что «Феноменология тяжелых ионов» является очень надежным инструментом для определения свойств QGP и, в частности, динамики его эволюции и охлаждения.

Усовершенствования на коллайдерах, таких как Релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC) и Большой адронный коллайдер (LHC), радикально увеличили уровни энергии, которые могут быть достигнуты при столкновениях тяжелых ядер на скоростях, близких к световым, и приведут их в соответствие с уровнями молодой Вселенной. . В дополнение к этому, будущие эксперименты в Центре исследования антипротонов и ионов (FAIR) и на базе ионного коллайдера на нуклотроне (NICA) дадут массу данных о QGP и условиях в ранней Вселенной.

«Этот сборник настолько своевременен, что требует лучшего теоретического понимания свойств частиц горячей и плотной деконфинируемой материи, которые отражают как статические, так и динамические свойства QGP», — объясняет Мустафа. «Это улучшенное теоретическое понимание кварк-глюонной плазмы и феноменологии тяжелых ионов необходимо для раскрытия свойств предполагаемой КГП, которая занимала всю вселенную через несколько микросекунд после Большого взрыва».

Мустафа указывает, что это улучшенное понимание должно также открыть дверь к пониманию уравнения состояния этой сильно взаимодействующей материи и подготовить платформу для исследования теории перехода кварк-адрон и возможной термализации КГП. Это, в свою очередь, может помочь нам понять шаги, которые привели от QGP к повседневной барионной материи, которая нас окружает.

«Кварки и глюоны, которые сформировали нейтроны и протоны, были заключены в них через несколько микросекунд после Большого взрыва», — заключает Мустафа. «Это первый раз, когда мы видим, как они освобождаются от вечного заточения!»