Les scientifiques rapportent un nouvel indice sur une énigme cosmique : comment le plasma quark-gluon – le fluide parfait de la nature – a évolué en matière, ont rapporté les médias. Quelques millionièmes de seconde après le Big Bang, l’univers primitif a pris un nouvel état étrange : une soupe de plasma connue sous le nom de quark-gluon. La température dépasse plus de 10 milliards de degrés.
Et il y a à peine 15 ans, une équipe internationale comprenant des chercheurs du groupe Relativistic Nucleus Collision (RNC) du Lawrence Berkeley National Laboratory a découvert que ce plasma quark-gluon est un fluide parfait – un fluide dans lequel les quarks et les gluons, les éléments constitutifs des protons et les neutrons, sont si fortement couplés qu’ils s’écoulent avec peu de frottement.
Les scientifiques supposent que le jet de particules à haute énergie traversant un plasma de quarks et de gluons — une gouttelette de la taille d’un noyau atomique — se déplace plus vite que la vitesse du son et agit comme un jet volant rapidement, émettant un effet supersonique supplémentaire. grondement de l’onde de Mach. Pour étudier les propriétés de ces particules de jet, en 2014, une équipe dirigée par des scientifiques du Berkeley Lab a lancé une technique d’imagerie par rayons X atomique appelée tomographie par jet. Ces découvertes révolutionnaires montrent que ces jets se dispersent et perdent de l’énergie lorsqu’ils traversent le plasma quark-gluon.
Mais où commence le voyage du jet à travers le plasma quark-gluon ? Les scientifiques prédisent qu’un signal d’onde de Mach plus petit, un sillage diffus, indiquera aux gens où regarder. Pourtant, alors que la perte d’énergie est facilement observable, l’onde de Mach et le sillage diffusif qui l’accompagne restent insaisissables.
La physique moderne pense qu’elle est née d’un big bang il y a environ 15 à 20 milliards d’années. Aux débuts de l’univers, la température et la densité de la matière étaient assez importantes et l’ensemble du système cosmique a atteint l’équilibre. Dans l’univers initial, il n’y avait que des quarks positifs et négatifs, des leptons, des gluons et d’autres matières sous forme de particules élémentaires.
Avec l’expansion rapide du système, après environ quelques microsecondes, la température chute à plusieurs centaines de MeV (la température de 1 MeV équivaut approximativement à plus de 10 milliards de degrés), et un plasma Quark-gluon (QGP) est généré. de la matière, puis avec l’expansion et le refroidissement de la matière, des paires positives et anti-quarks peuvent former des mésons, et trois quarks forment des neutrons, des protons, etc., tandis que des leptons tels que des électrons, des photons et des neutrinos sont toujours actifs dans l’univers . À cette époque, les quarks et les gluons qui étaient dans l’état de mouvement libre à grande échelle au stade précoce ont été piégés dans le noyau en raison de la forte interaction entre les quarks et les gluons, et ont perdu l’opportunité d’un mouvement libre à grande échelle. En termes scientifiques, les quarks sont confinés.
Mais l’histoire ne s’est pas arrêtée là. Comme l’ensemble du système est encore en expansion, la température chute rapidement en conséquence. Lorsque la température chute à environ 1 milliard de degrés, les neutrons commencent à perdre leurs conditions d’existence libre. Ils se désintègrent ou se combinent avec des protons pour former des éléments tels que l’hydrogène lourd et l’hélium ; des éléments chimiques se forment à partir de cette période. Après que la température ait encore chuté à 1 million de degrés, la formation précoce d’éléments chimiques a pris fin.
La matière dans l’univers est principalement composée de protons, d’électrons, de photons et de quelques noyaux atomiques relativement légers. Lorsque la température chute à plusieurs milliers de degrés, le rayonnement diminue et l’univers est principalement composé de matière gazeuse.Le gaz se condense progressivement en nuages de gaz et forme ensuite divers systèmes stellaires, qui deviennent l’univers que nous voyons aujourd’hui.
