Jak vesmír začal – a možná jak skončí? O velkém, temném a vlastně vcelku prázdném vesmíru, v němž žijeme, víme stále relativně málo.

Vysoká teplota a vysoká hustota. Tuto informaci zná většina z nás, fanoušci seriálu Teorie Velkého třesku třeba z chytlavé znělky pořadu. Ale podrobnější detaily není tak jednoduché odhalit. Komplexní modelování na rychlých počítačích a experimenty v urychlovači částic v CERNu nám však pomalu roztahují závěsy, za nimiž se skrývá poznání o vzniku všeho.

• Skládá se temná hmota z jiných vesmírů?

Zdroj: Universe Today

Základem je částicová fyzika a standardní kosmologický model. Hmota, z níž následně vše vzniklo, se měla objevit několik prvních mikrosekund po Velkém třesku. Jak, to nevíme, a není jasné, zda to kdy budeme schopni vůbec zjistit. Je to mimochodem zajímavá otázka, protože představuje možné propojení náboženství a vědy; i Velký třesk musel nějak vzniknout. Jak vznikne něco z ničeho? Na to existuje celá řada teorií (často se operuje s teorií strun), nicméně zatím víme příliš málo.

Tajemství primordiální kosmické polévky

Prvotní interakce po Velkém třesku zprostředkovaly dle současných teorií kvarky. Elementární částice, ze kterých se skládají hadrony – protony a neutrony. Tyto částice mají poloviční spin, řadí se tak mezi fermiony, a spolu s leptony a kalibračními bosony jde o nejmenší známé částice, z nichž se skládá hmota. Tyto kvarky interagovaly s „mořem“ gluonů; další elementární částice, které jsou schopny vytvářet vazby nebo protony a neutrony.

Zdroj: NASA/JPL-Caltech

Z této primordiální polévky vznikla směsice kvarko-gluonové plazmy, ve zkratce QGP (Quark-Gluon Plasma). Chování QGP vysvětluje kvantová chromodynamika, které dnes už rozumíme docela dobře; matematika, která však její výpočty doprovází, jsou extrémně komplexní. Ani se superpočítači není jednoduché vypočítat interakci mezi hustými svazky kvarků a gluonů.

Proto v tomto výzkumu pomáhá Velký hadronový urychlovač ve švýcarském CERNu. Celý proces je dost jednodušší, když vědci mohou pozorovat srážky částic v rychlostech blízkých rychlosti světla. Díky tomu jsou totiž schopni na velmi krátký okamžik vytvořit tuto pradávnou kvarko-gluonovou polévku. Projekt ALICE Collaboration se na tyto kolize přímo zaměřil za účelem prostudovat QGP a související přeměnu plazmy v hadrony, jádro atomů.

Umělcova představa pulsaru se znázorněním gravitačních vln. Zdroj: NASA/S. Pineault, DRAO

Jedním z nejpřekvapivějších zjištění byl objev, že se QGP nechová jako hustý plyn, což vědci očekávali, neboť je to u plazmy běžné; místo toho připomíná spíše tekutinu ne nepodobnou vodě. Je to rozdíl v zásadě drobný, ale pro další průlomy v našem poznání vesmíru kritický.

Tušíme tedy zase o trochu víc, co se po Velkém třesku stalo. Tedy, pokud je obecná teorie relativity alespoň zběžně správně, a zda se vědci někde nespletli, nepřepočítali nebo zda není všechno úplně jinak vlivem kvantové mechaniky. Ach, ty krásy vědy.

Zdroj: Universe Today