در نخستین لحظات بیگ بنگ چه اتفاقی رخ داد؟
محققان دانشگاه کپنهاگ با مطالعه ماده‌ای به نام پلاسمای کوارک گلوئون (Quark-Gluon Plasma) به بینش جدیدی درباره نخستین لحظات بیگ بنگ (Big Bang) و جهان رو به گسترش رسیدند. این محققان دیدگاه خود را بر روی پلاسمای کوارک گلوئون (QGP) متمرکز کردند، زیرا این ماده تنها ماده‌ای است که در اولین میکروثانیه از بیگ بنگ در ۱۴ میلیارد سال پیش وجود داشته است.
دکتر یو ژو دانشیار موسسه نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ گفت: نتایج ما یک داستان منحصر به فرد از چگونگی تکامل پلاسما در مراحل اولیه جهان به ما می‌گوید. وی افزود: ابتدا پلاسمای متشکل از کوارک‌ها و گلوئون‌ها با انبساط داغ جهان جدا شده است. سپس قطعات کوارک به شکل به اصطلاح هادرون‌ها درآمده است. یک هادرون با سه کوارک یک پروتون می‌سازد که بخشی از هسته‌های اتم است. همین هسته‌ها هستند که عناصر سازنده زمین، ما انسان‌ها و همه جهان پیرامون ما هستند.
در طول اولین میکروثانیه (۰.۰۰۰۰۰۱ ثانیه) از انفجار بزرگ، پلاسمای کوارک-گلوئون قبل از اینکه در میان انبساط سریع جهان ناپدید شود، وجود داشته است. محققان دانشگاه کپنهاگ برای مطالعه خود و برای بازسازی آن بازه زمانی کوتاه که کل جهان هنوز فشرده و متمرکز بوده است، از برخورد دهنده بزرگ هادرونی در موسسه سرن (CERN) استفاده کردند.
این برخورد دهنده طوری برنامه‌ریزی شده بود تا یون‌های پلاسما را با سرعتی نزدیک به سرعت نور با هم برخورد دهد. ژو می‌گوید این کار به ما اجازه داد که ببینیم QGP چگونه به شکل هسته‌های اتم و عناصر سازنده حیات تبدیل شده است.
محققان جدا از آزمایش‌های خود با برخورد دهنده بزرگ هادرونی، همچنین با استفاده از الگوریتمی با توانایی تجزیه و تحلیل گسترش جمعی ذرات تولید شده در مقیاس وسیع، لحظات اولیه جهان را شبیه‌سازی کردند. یو ژو توضیح می‌دهد که نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که پلاسمای کوارک گلوئون (QGP) قبلاً به شکل مایع روان بوده است.
کشف اینکه QGP مایع و دارای بافتی صاف مانند آب بوده است، خلاف باور قدیمی است که اعتقاد داشت پلاسما نوعی گاز بوده است.
یو ژو می‌گوید: مطالعه ما نشان می‌دهد که پلاسما با گذشت زمان تغییر شکل داده است، که بسیار تعجب آور بوده و با هر ماده دیگری که می‌شناسیم و آنچه انتظار داشتیم متفاوت است. وی افزود که این یافته‌های جدید شبیه به یک آجر کوچک در ساختمان بزرگ اکتشافات در این مورد است که در نهایت می‌تواند به تصویر جامع‌تری از آغاز جهان منجر شود.
ژو می‌گوید: حدود ۲۰ سال طول کشید تا ما بفهمیم که پلاسمای کوارک-گلوئون قبل از اینکه به هادرون و عناصر سازنده حیات تبدیل شود، مایع و روان بوده است. بنابراین دانش جدید ما در مورد رفتارهای متغیر پلاسما یک پیشرفت بزرگ برای ما است.
برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) تاکنون با آزمایشاتی مانند اولین مشاهده هیگز بوزون و همچنین این آزمایش جدید، نقشی بزرگ در ساخت یک تصویر از مراحل اولیه جهان هستی ایفا کرده است. گام بعدی ساخت یک جانشین برای برخورد دهنده بزرگ هادرونی است.
موسسه سرن در سال ۲۰۲۰ اعلام کرد که برخورد دهنده دوار آینده (Future Circular Collider) به اختصار FCC را که یک تونل دایره‌ای با چهار برابر اندازه و شش برابر قدرت LHC است، خواهد ساخت. انتظار می‌رود این پروژه جدید تا دهه ۲۰۴۰ به بهره‌برداری برسد. در آن زمان انتظار می‌رود بینشی جدید در مورد ماده تاریک و مه‌بانگ فراهم کند و همچنان دانش ما اضافه کند.
.
بیشتر بخوانید: نظریه بیگ بنگ چیست؟ تاریخچه آغاز جهان