I ricercatori dell'Università di Copenaghen hanno studiato cosa è successo a un tipo specifico di plasma, la prima materia mai presente, durante il primo microsecondo del Big Bang. Le loro scoperte forniscono un pezzo del puzzle per l'evoluzione dell'universo, come lo conosciamo oggi.

Circa 14 miliardi di anni fa, il nostro universo è passato da uno stato molto più caldo e denso a un'espansione radicale, un processo che gli scienziati hanno chiamato Big Bang.

E anche se sappiamo che questa rapida espansione ha creato particelle, atomi, stelle, galassie e la vita come la conosciamo oggi, i dettagli di come tutto è successo sono ancora sconosciuti.

Ora, un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università di Copenaghen rivela informazioni su come tutto è iniziato.

"Abbiamo studiato una sostanza chiamata plasma di quark-gluoni che era l'unica materia, che esisteva durante il primo microsecondo del Big Bang. I nostri risultati ci raccontano una storia unica di come il plasma si è evoluto nella fase iniziale dell'universo, " spiega You Zhou, professore associato presso l'Istituto Niels Bohr, Università di Copenaghen.

"Primo, il plasma che consisteva di quark e gluoni è stato separato dalla calda espansione dell'universo. Quindi i pezzi di quark si riformarono nei cosiddetti adroni. Un adrone con tre quark fa un protone, che fa parte dei nuclei atomici. Questi nuclei sono i mattoni che costituiscono la Terra, noi stessi e l'universo che ci circonda, " Aggiunge.
Da fluidi e fluidi ai forti elementi costitutivi della vita

Il plasma di quark-gluoni (QGP) era presente nel primo 0.000001 secondo del Big Bang, e successivamente, è scomparso a causa dell'espansione. Ma usando il Large Hadron Collider del CERN, i ricercatori sono stati in grado di ricreare questo, la prima cosa della storia, e risalire a cosa gli è successo.

"Il collisore rompe insieme gli ioni dal plasma con una grande velocità, quasi come la velocità della luce. Questo ci rende in grado di vedere come il QGP si è evoluto dall'essere la sua stessa materia ai nuclei negli atomi e ai mattoni della vita, " dice Tu Zhou.

"Oltre a utilizzare il Large Hadron Collider, i ricercatori hanno anche sviluppato un algoritmo in grado di analizzare l'espansione collettiva di più particelle prodotte contemporaneamente come mai prima d'ora. I loro risultati mostrano che il QGP era una forma liquida fluente e che si distingue da altre materie cambiando costantemente la sua forma nel tempo.

"Per molto tempo, i ricercatori pensavano che il plasma fosse una forma di gas, ma la nostra analisi conferma l'ultima misurazione del traguardo, dove l'Hadron Collider ha mostrato che il QGP era fluente e aveva una consistenza morbida e liscia come l'acqua. I nuovi dettagli che forniamo mostrano che il plasma ha cambiato forma nel tempo, il che è abbastanza sorprendente e diverso da qualsiasi altra questione che conosciamo e da ciò che ci saremmo aspettati, " dice Tu Zhou.

Un passo più vicino alla verità sul Big Bang

Anche se questo potrebbe sembrare un piccolo dettaglio, avvicina i fisici alla soluzione del puzzle del Big Bang e di come l'universo si è sviluppato nel primo microsecondo, lui elabora.

"Ogni scoperta è un mattone che aumenta le nostre possibilità di scoprire la verità sul Big Bang. Ci sono voluti circa 20 anni per scoprire che il plasma di quark e gluoni era fluente prima di trasformarsi in adroni e gli elementi costitutivi della vita. Pertanto , la nostra nuova conoscenza sul comportamento in continua evoluzione del plasma è un importante passo avanti per noi, " You Zhou conclude.

Lo studio è stato appena pubblicato sulla rivista Lettere di fisica B .