Русские физики воссоздали «первичную материю Вселенной»

Российские и финские физики проанализировали сверхтекучий жидкий гелий-3, который является жидкостью с самой низкой температурой. Но это ещё не все: необычная квантовая структура очень похожа на «первичную материю Вселенной». Журнал Nature Communications уже опубликовал результаты исследования.

Учёные рассказали о том, что не ожидали полученного результата. Понижение температуры должно было привести к исчезновению жидкости. Но после того, как гелий охладили до половины милликельвина, жидкость изменилась, став новой, нетопологической средой и ученые предполагают, что такой жидкостью была заполнена Вселенная сразу же после большого взрыва. Она представляла собой множество частиц, которые взаимодействуют на квантовом уровне. На сегодняшний день кварково-глюонная плазма в чистом виде не существует, так как процесс, освобождающий кварки и глюоны, предполагает рекордно высокие температуры, которые наблюдались только в момент сотворения Вселенной. Большой взрыв смог обеспечить высокую температуру, а потому была получена «квагма».

Долгое время считалось, что получить подобную жидкость для исследований попросту невозможно. Также не было материалов, которые можно было бы изучить для того, чтобы лучше понять природу Вселенной. Физики все же не оставляли исследования и пришли к выводу, что при столкновении ионов, которое происходит благодаря мощному ускорителю частиц, можно получить «квагму». Но оказалось, что холодные температуры позволяют делать это куда эффективнее.

Группа под руководством профессора Григория Воловика из Института теоретической физики проанализировала процессы получения материала и пришла к выводу, что кварково-глюонная плазма может быть получена путём охлаждения. Для этого гелий-3 постепенно охлаждался до сверхнизкой температуры. Ученые смогли зафиксировать результат и пришли к выводу, что квантовые жидкости двигаются без трения, а вскипятить гелий нельзя. При этом существует своеобразное вращение частиц, которое учёные пока не могут объяснить.

Полуквантовые воронки удивили ученых

Миниатюрные вихри из атомов гелия – явление, которое практически не встречалось исследователям ранее. Вихри двигаются по законам квантового мира. Охлаждая гелий-3, специалисты из РАН могли воссоздать этот процесс.  Но после дальнейшего понижения температуры воронки не пропали, как предполагала исследовательская группа, а изменили атомное взаимодействие.

Новая структура была названа «нетопологической стеной».  Жидкий гелий делится на зоны с различными свойствами. Примечательно, что вся материя, существующая на данный момент, не обладает подобными свойствами. Теперь космологи говорят о том, что такой была материя после Большого Взрыва. Если удастся это доказать, учёные приблизятся к разгадке того, как строилась Вселенная, от галактик до зон пустот. Сейчас специалисты проводят опыты для проверки своих теорий и чтобы сделать окончательные выводы.