In de eerste microseconde na de oerknal leek het Quark-Gluon Plasma op… water!

Een superheet quark-gluon plasma. Credit: RHIC/FNAL

Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen zijn door experimenten met de ALICE detector van de Large Hadron Collider bij Genève meer te weten gekomen over de wijze waarop materie zich in de allereerste microseconde na de oerknal gedroeg. Die oerknal is al weer 13,8 miljard jaar geleden gebeurt en omdat de simulaties op de computer om de omstandigheden na de oerknal na te bootsen erg complex zijn heeft men de oerknal in de ALICE detector min of meer nagebootst. Bij ALICE knalt men in de 27 km lange deeltjesversneller loodatomen tegen elkaar aan en dat levert verschrikkelijk hoge temperaturen op, die vergelijkbaar zijn met de situatie zeer kort na de oerknal. Uit eerdere experimenten was al duidelijk geworden dat de materie in de eerste microseconde – zeg 0,000001 seconde – na de oerknal bestaat uit een heet plasma van losse quarks en gluonen, een Quark-Gluon Plasma (QGP). Dat plasma wordt beheerst door de sterke wisselwerking, de kracht tussen de quarks en gluonen, die beschreven wordt door de zogeheten kwantum chromodynamika.

ALICE. Credit: CERN.

Lange tijd dachten de sterrenkundigen en natuurkundigen dat zo’n QGP zich tijdens de oerknal als een gas gedroeg. Maar wat blijkt nu uit de experimenten met ALICE, gedaan door You Zhou en z’n team: dat het QGP zich meer als een vloeistof gedraagt, als… water. Het QGP bleek vloeiend te zijn en het had een gladde, zachte textuur zoals water. Na de QGP fase krijg je dat de quarks zich gaan formeren in groepjes tot hadronen, zoals de protonen en neutronen, die uit drie quarks bestaan. En daaruit ontstaan dan later weer de bekende elementen, zoals waterstof en helium.

Credit: NASA/WMAP/JPL

Vóór de QGP-fase gebeurde overigens ook nog iets interessants. Wellicht denk je dat die tijd tussen de oerknal zelf (t=0) en de start van de QGP-fase zo kort is dat er niets zal zijn gebeurt, maar dan vergis je je, want in die korte fase trad namelijk de zogeheten inflatieperiode op, een zeer kort durende periode, waarin het heelal exponentieel toenam in omvang. Het heelal werd toen 10^26 keer zo groot en koelde met een factor 100.000 af.  Hier het vakartikel over de loodexperimenten bij ALICE, verschenen in Physics Letters B. Bron: Phys.org + Koberlein.

Gerelateerde Astroblogs:

Mogelijk heeft NANOGrav een signaal van de inflatie uit het vroege heelal opgevangen Onderzoekers stellen dat de uitdijing van ons universum mogelijk het gevolg is van het versmelten met ‘baby-universums’ Astronomen stellen een ‘spiegeluniversum’ voor als mogelijke verklaring voor donkere materie