Vesmír byl původně tekutý: nový experiment, který simuluje Velký třesk, to potvrzuje

Mikrosekunda po začátku

Podle standardního kosmologického modelu byl vesmír během prvních zlomků sekundy po Velkém třesku zahřátý na biliony stupňů. V těchto podmínkách neexistovaly protony ani neutrony. Kvarky a gluony – základní nositelé silné interakce – nebyly uvězněny uvnitř částic, ale tvořily tzv. kvark-gluonové plazma (QGP).

Tento stav trval jen několik miliontin sekundy. Jakmile se vesmír rozpínal a ochlazoval, kvarky se spojily do stabilních hadronů – základů hmoty, z níž se později zformovaly atomy.

Otázka, která fyziky zaměstnává už dvě desetiletí, zní:
Bylo QGP chaotickým plynem částic, nebo kolektivně se chovající kapalinou?

Jak simulovat počátek vesmíru

Odpověď hledají vědci v laboratoři. V experimentu na CERN, konkrétně v urychlovači Large Hadron Collider, dochází ke srážkám těžkých iontů olova při rychlostech blízkých rychlosti světla.

Tyto extrémní kolize vytvářejí miniaturní kapky kvark-gluonového plazmatu – existující přibližně jednu kvadriliontinu sekundy. Právě v těchto podmínkách lze zkoumat, jak se hmota chovala v prvních okamžicích kosmické historie.

Kvark jako loď v oceánu plazmatu

Klíčem k novému průlomu bylo sledování situací, kdy při srážce vznikl kvark a zároveň Z boson. Z boson s plazmatem téměř neinteraguje – poskytuje tak referenční bod. Kvark naproti tomu QGP prochází a ztrácí energii.

Pokud by plazma bylo jen chaotickým souborem částic, energie by se rozptýlila náhodně. Místo toho experiment naznačuje kolektivní reakci: plazma vytváří energetickou stopu – „brázdu“ podobnou té, kterou zanechává loď na hladině jezera.

Tento efekt byl dosud obtížně detekovatelný, protože běžně vznikají páry kvark–antikvark, jejichž interakce se překrývají. Nová metoda umožnila izolovat chování jediného kvarku.

KONEC TEORETICKÉ FYZIKY? Umělá inteligence poprvé nahlédla DO NITRA černé díry. Vědci nevěří vlastním očím

Téměř ideální kapalina

Dřívější experimenty již naznačovaly, že QGP má extrémně nízkou viskozitu – blízkou teoretickému minimu povolenému kvantovou teorií. Nová analýza však přináší detailnější obraz: plazma nejen „teče“, ale skutečně přenáší hybnost kolektivně.

To znamená, že raný vesmír nebyl náhodným chaosem částic. Byl to organizovaný, dynamický systém s vlastnostmi kapaliny.

Je důležité zdůraznit:
Nejde o kapalinu v běžném smyslu slova. Nešlo o vodu ani o tekutinu, kterou bychom mohli nabrat do nádoby. Šlo o extrémní stav hmoty s kapalinnými vlastnostmi na kvantové úrovni.

Proč to mění naše chápání počátku

Chování kvark-gluonového plazmatu má přímý dopad na:

• modely raného rozpínání vesmíru,

• přechod z plazmatu k hadronům,

• testování kvantové chromodynamiky v extrémních podmínkách.

Pokud byl vesmír v prvních mikrosekundách tekutý, znamená to, že kolektivní dynamika hrála klíčovou roli při formování prvních struktur.

Nešlo jen o explozi.
Šlo o fyzikální přechodový proces.

Je to definitivní důkaz?

Autoři studie hovoří o „jednoznačném důkazu kapalinného chování“. Vědecká komunita bude výsledky dále analyzovat a porovnávat s teoretickými modely.

Ale metodologický posun – izolace jednoho kvarku pomocí Z bosonu – představuje zásadní krok vpřed.

Tekutý začátek všeho

Metafora „kosmické polévky“ zní téměř poeticky. Nyní má pevnější experimentální základ.

Během první mikrosekundy existence nebyl vesmír hvězdnou oblohou ani zářící mlhovinou.
Byl extrémně horkou, kolektivně reagující tekutinou, která se během okamžiku proměnila v základní stavební kameny reality.

A díky urychlovači částic jsme schopni tento stav na zlomek sekundy znovu vytvořit – a nahlédnout tak do samotného počátku času.

Objekt, který není ani hvězdou, ani planetou: nejzáhadnější obyvatelé našeho vesmíru

^{Zdroj: CERN, Science Direct, img ai generated leonardo ai}