Ur "Suppe" Urknall neu erstellt

Die Ursuppe der Materie, die nur Sekundenbruchteile nach dem Urknall existierte ist jetzt in der mächtigsten Partikel Atomwissenschaftler in der Welt neu bekommen.

Solche Forschung könnte nicht nur helfen, Licht auf exotische Zustände der Materie, sondern auch auf ob extra-Dimensionen der Wirklichkeit, eine Entdeckung vorhanden, die helfen könnten sind, eine so genannte "Theory of everything," führen Forscher sagen.

Die Herzen der Atome, aus denen wir gemacht sind aus Protonen und Neutronen bestehen. Diese subatomaren Teilchen bestehen wiederum aus Bausteinen, die sogenannten Quarks, die durch Partikel treffend benannt Gluonen zusammengeklebt sind.

Quarks sind durch Gluonen außerordentlich eng miteinander verbunden. In den ersten zehn Millionstel einer Sekunde nach dem Urknall war das Universum jedoch heiß genug, um Quarks auseinander zu halten. Das Ergebnis hätte einen heißen dichten Mix aus Quarks und Gluonen, bekannt als ein Quark-Gluon-Plasma. Vieles ist noch unsicher, wie diese Ursuppe, gewesen sein würde da Quarks und Gluonen auf außerordentlich komplexe Weise miteinander interagieren können.

"Wir haben einen neuen Zustand der Materie, wofür wir das mathematische Gesetz über seine Eigenschaften in eine einzelne Zeile schreiben können, aber nach 30 Jahren der theoretischen Forschung, noch verstehen wir nicht seine mikroskopische Struktur auch in rauen Bedingungen", sagte theoretischer Physiker Berndt Müller an der Duke University in Durham, N.C. "der Grund dafür ist, dass es noch die Mathematik, die uns erlauben würde fehlt, die Struktur und Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas ab vorherzusagen seine grundlegende Physik Recht. Wir können einige ihrer Eigenschaften durch rohe Rechenleistung berechnen, aber das sagt uns nicht, wie es funktioniert."

Neue Horizonte

Jetzt sind die mächtigsten Partikel Atomwissenschaftler in der Welt dieser Ursuppe neu, durch Erhitzen außerhalb 3,6 Billionen Grad Fahrenheit (2 Billionen Grad Celsius). Die Hoffnung ist, dass ein besseres Verständnis des Quark-Gluon-Plasma auf die Evolution des Universums beleuchten kann. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Fragliche Atomwissenschaftler nehmen Schwerionen – Atome, die ihrer äußeren Wolke von Elektronen entfernt wurden – und Strahlen von ihnen gegeneinander zuschlagen, wenn sie mit fast Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind. Dies befreit kurz ihre konstituierenden Quarks und Gluonen.

Der relativistischen Heavy Ion Collider (RHIC) am Brookhaven National Laboratory in New York war der weltweit erste Schwerionen-Collider und Quark-Gluon-Plasmas seit dem Jahr 2000 erforscht hat. Der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider (LHC) an der französisch-schweizerischen Grenze, auch kollidiert Schwerionen zusammen, obwohl nur etwa einen Monat pro Jahr.

Überraschend, Experimente am RHIC ergaben, dass Quark-Gluon-Plasmas nahezu perfekte Flüssigkeiten, "die beste Flüssigkeit, die jemals entdeckt sind", sagte Müller LiveScience. Dies bedeutet, dass sie praktisch ohne Viskosität (oder Widerstand), Daten des LHC später bestätigt fließen.

Wissenschaftler hatten erwartet Quark-Gluon-Plasma, Verhalten sich mehr wie ein Gas, dessen Bestandteile nur interagieren schwach miteinander. Die Tatsache Verhalten sich mehr wie eine Flüssigkeit stattdessen deutet darauf hin, dass ihre Komponenten stärker miteinander interagieren.

Unerwartet wird ein solches liquid Verhalten in Szenarien, die Superstring-Theorien vorhergesagt. Diese Szenarien empfehlen zusätzliche Dimensionen der Wirklichkeit als Raum und Zeit vorhanden sein, um bestehende Modelle der Funktionsweise von der Kräften des Universums in eine allumfassende Theorie zu vereinen. Diese Partikel Collider Ergebnisse deuten daher, dass weitere Erforschung des Quark-Gluon-Plasmas die Beweise benötigt helfen könnte, um eine "Theorie von allem" entdecken

"Es gab ein enormer Aufwand in den letzten Jahrzehnten, die physikalische Phänomene aus Superstring-Theorien mit ihren zusätzlichen Dimensionen zu erforschen,", sagte Müller. "Das Quark-Gluon-Plasma ist ein Testbett für diese sehr spekulativen Ideen bieten. Es kann ein bisschen übertrieben, aber man könnte vielleicht sagen, Schwerionen Experimente am RHIC und LHC bieten uns derzeit mit die besten Tests wie bestimmte Aspekte der String-Theorie arbeiten können." [Top 10 unerklärliche Phänomene]

Mysteriöse Materie

Quark-Gluon-Plasmas können auch andere exotische Zustände der Materie Licht auf dessen Bestandteile stark wechselwirken miteinander und in dem die seltsame Welt der Quantenphysik eine Schlüsselrolle spielt. Ein Beispiel sind Bose-Einstein-Kondensats, wo viele Atome zusammen arbeiten, um im wesentlichen Verhalten sich wie Riesen "Super-Atome."

"Es gibt ein großer Schub in Richtung erkunden die neuartigen Möglichkeiten Quantenmechanik für neue Werkstoffe mit exotischen Eigenschaften", sagte Müller. "Sie"Quantum engineering."nennen es"

Aktuelle Upgrades am RHIC erhöht die Arten von Teilchen, die es kollidiert, erweitert die Palette der Energien, an denen es betreibt und verbessert die Genauigkeit der seinen Detektoren, die es besser analysieren, Quark-Gluon-Plasmas helfen sollte. Der LHC wird auch helfen RHIC Ergebnisse zu testen.

Forschung am RHIC und LHC fangen jetzt auch an einen geheimnisvollen Zustand der Materie experimentell zu erkunden, die vorhanden sein kann, bevor Quark-Gluon-Plasma zu bilden, eine Dichte Mischung aus Gluonen bekannt als ein "Glasma."

"Die Daten weiterhin überraschen", sagte Müller.

Müller und seine Kollegin Barbara Jacak detailliert diese Forschung in der 20 Juli-Ausgabe der Zeitschrift Science.

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