علماء يكشفون عن الحالة الأولى للمادة في الكون بعد الانفجار العظيم!

أعاد علماء تكوين المادة الأولى التي ظهرت بعد الانفجار العظيم، من خلال تحطيم جزيئات الرصاص معا بسرعة 99.9999991% من سرعة الضوء.

وخرج من الحطام نوع بدائي من المادة يُعرف باسم بلازما كوارك-غلوون QGP. واستمر فقط لجزء من الثانية، ولكن لأول مرة، تمكّن العلماء من فحص خصائص البلازما الشبيهة بالسائل - ووجدوا أنها تتمتع بمقاومة أقل للتدفق من أي مادة أخرى معروفة - وتحديد كيفية تطورها في اللحظات الأولى في بدايات الكون.

وقال المعد المشارك يو زو، الأستاذ المشارك في معهد Niels Bohr بجامعة كوبنهاغن في الدنمارك: "تُظهر لنا هذه الدراسة تطور QGP، وفي النهاية يمكن أن تقترح كيف تطور الكون المبكر في أول جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم".

وبعد الانفجار العظيم، اعتُقد أن الكون عبارة عن حساء من الطاقة قبل أن يتوسع بسرعة خلال فترة تُعرف باسم التضخم، ما سمح للكون بأن يبرد بدرجة كافية لتشكل المادة.

ويُعتقد أن الكواركات (جسيمات دون الذرية) هي الكيانات الأولى التي ظهرت، وهي جسيم أساسي وغلوونات، والتي تحمل القوة الشديدة التي تلصق الكواركات معا.

ومع زيادة تبريد الكون، شكلت هذه الجسيمات جسيمات دون ذرية تسمى الهادرونات، وتعرف بعضها بالبروتونات والنيوترونات.

وابتكر العلماء هذا الحساء في أكبر محطم للذرات في العالم، مصادم هادرون الكبير (LHC) على حدود جنيف، في سويسرا.

ومن خلال تحطيم النوى الذرية الثقيلة معا، يمكن للعلماء إنشاء كرة نارية صغيرة تعمل بشكل فعال على إذابة الجسيمات في أشكالها الأولية لجزء من الثانية.

ويعتقد العلماء أنهم ابتكروا QGP لأول مرة في عام 2000، لكن الدفعة الأخيرة، التي أبلغ عنها على الإنترنت في 11 مايو 2021 في مجلة  Physics Letters B، كانت المرة الأولى التي تمكنوا فيها من التحقيق في خصائص طبيعتها السائلة بالتفصيل.

ونظرا لأن البلازما استمرت 10 إلى 23 ثانية فقط، استخدم العلماء محاكاة حاسوبية جديدة إلى جانب البيانات التي جمعوها من أداة تسمى ALICE - اختصارا لتجربة مصادم أيوني كبير - في المسرّع، لمعرفة خصائص المادة وكيف يمكن أن تكون تغيرت بين لحظة تشكلها وعندما تكثفت في الهادرونات.

ووجدوا أن QGP كان سائلا مثاليا، ما يعني أنه ليس لديه لزوجة أو مقاومة للتدفق، كما أن شكله تغير بمرور الوقت بطريقة تختلف عن أشكال المادة الأخرى.

وتساعد هذه المعلومات العلماء على فهم ماهية الكون في لحظات البداية الأولى بعد الانفجار العظيم. ويأمل العلماء في الكشف عن مزيد من التفاصيل مع ترقية المسرّع.