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La première matière de l’univers était peut-être un liquide parfait

En brisant ensemble des particules de plomb à 99,9999991 % de la vitesse de la lumière, les scientifiques ont recréé la première matière apparue après la Big Bang.

De l’épave est sorti un type primordial de matière connu sous le nom de plasma quark-gluon, ou QGP. Cela n’a duré qu’une fraction de seconde, mais pour la première fois, les scientifiques ont pu sonder le plasmases caractéristiques de type liquide – en lui trouvant moins de résistance à l’écoulement que toute autre substance connue – et déterminer comment elle a évolué dans les premiers instants de l’univers primitif.

« Cette [study] nous montre l’évolution du QGP et éventuellement [could] suggèrent comment l’univers primitif a évolué dans la première microseconde après le Big Bang », a déclaré le co-auteur You Zhou, professeur agrégé à l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague au Danemark.

Après le Big Bang, l’univers était considéré comme une soupe d’énergie avant de s’étendre rapidement au cours d’une période connue sous le nom d’inflation, qui a permis à l’univers de se refroidir suffisamment pour que la matière se forme. Les premières entités supposées émerger étaient les quarks, une particule fondamentale, et les gluons, porteurs de la force puissante qui colle les quarks ensemble. Au fur et à mesure que l’univers se refroidissait, ces particules ont formé des particules subatomiques appelées hadrons, dont certaines sont connues sous le nom de protons et de neutrons.

Les scientifiques ont créé ce ragoût de soupe au plus grand écraseur d’atomes du monde, le Grand collisionneur de hadrons (LHC) à la frontière de Genève, en Suisse. En brisant ensemble des noyaux atomiques lourds, les scientifiques pourraient créer une minuscule boule de feu qui fait fondre efficacement les particules dans leurs formes primordiales pendant une fraction de seconde. Les scientifiques pensent avoir créé un QGP pour la première fois en 2000, mais le dernier lot, publié en ligne le 11 mai 2021 dans le journal Physique Lettres B, c’était la première fois qu’ils pouvaient sonder les caractéristiques de son liquide nature en détail. Étant donné que le plasma n’a duré que 10 à moins 23 secondes, les scientifiques ont utilisé de nouvelles simulations informatiques ainsi que les données qu’ils ont recueillies à partir d’un instrument appelé ALICE – abréviation de A Large Ion Collider Experiment – dans l’accélérateur pour comprendre les propriétés de la matière et comment il a pu changer entre l’instant où il s’est formé et celui où il s’est condensé en hadrons. Ils ont découvert que le QGP était un liquide parfait – ce qui signifie qu’il n’avait presque aucune viscosité ou résistance à l’écoulement – et qu’il changeait également de forme au fil du temps d’une manière différente des autres formes de matière.

Ces informations aident les scientifiques à comprendre à quoi ressemblait l’univers dans ses premiers instants après le Big Bang. Les scientifiques espèrent découvrir plus de détails à mesure que l’accélérateur est mis à niveau et qu’un nouvel accélérateur d’un milliard de dollars aux États-Unis sera mis en ligne. D’autres études pourraient aider les scientifiques à comprendre comment les quarks et les gluons sont arrangés en protons et neutrons et « potentiellement liés au stade antérieur [called] l’inflation quantique dans le modèle du Big Bang », a déclaré Zhou.

Publié à l’origine le Sciences en direct.

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