Vũ trụ sơ sinh là... chất lỏng

Category: , Tag:
05/21/2007 07:28 pm

Giả thuyết mới cho biết trong phần triệu giây đầu tiên, vũ trụ là một dạng súp nóng đậm đặc các hạt quark và những hạt hạ nguyên tử khác. Trong 10 phần nghìn giây, vũ trụ nở rộng và lạnh đi đến mức các hạt quark cùng với các hạt khác gọi là gluon đóng băng lại thành các hạt nhân như proton và neutron.

Sử dụng một máy bắn phá hạt cực mạnh, các nhà khoa học hôm qua tuyên bố đã tạo ra một dạng vật chất mới - một thứ chất lỏng nóng bỏng, đậm đặc gồm các hạt nguyên tử cơ bản - và cho biết vũ trụ sơ sinh trông giống như vậy, nhưng trong khoảng thời gian cực, cực ngắn.

Theo giả thuyết của họ, trong vòng một phần nhỏ giây sau Big Bang, tất cả vật chất đều ở dạng chất lỏng này, gọi là plasma quark-gluon, chứ không phải dạng khí dễ cháy như những phỏng đoán lâu nay.

"Chúng tôi tìm thấy một trạng thái mới của vật chất", Sam Aronson, trợ lý giám đốc thí nghiệm về vật lý hạt nhân và năng lượng cao tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven, nói trong cuộc gặp của Hiệp hội vật lý Mỹ. "Chúng tôi cho rằng mình đã nhìn thấy sự kiện xảy ra trong vũ trụ 13 tỷ năm trước, khi mà các hạt quark và gluon tự do lạnh đi, hoá thành những hạt như chúng ta thấy ngày nay".

Plasma quark-gluon được tạo ra trong Relativistic Heavy Ion Collider - một báy bắn nguyên tử rất mạnh tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven ở Upton, New York. Trái với dự đoán, plasma này thể hiện tính chất như một chất lỏng thực sự của các quark, chứ không phải dạng khí.

Trong thí nghiệm, các nhà nghiên cứu bắn hai ion vàng vào nhau ở tốc độ cực cao, rất gần với tốc độ ánh sáng. Vụ va chạm mạnh đến mức lực hạt nhân mạnh (có tác dụng liên kết các quark thành proton và neutron) trở nên yếu đi, cho phép các quark rời nhau ra đi tự do (thông thường, các hạt quark gắn với nhau và không thể đo được trực tiếp).

Ở nhiệt độ nóng gấp 10.000 lần so với nhiệt độ mặt trời, và chỉ với vài nghìn hạt, các nhà vật lý phỏng đoán các quark sẽ bay lơ lửng giống như chất khí. Song họ đã nhầm, thực tế, các quark phản ứng như một chất lỏng thực thụ, di chuyển theo nhau giống như một luồng cá, không hề có xáo trộn hay các chuyển động ngẫu nhiên.

Kết quả ngoài dự đoán này có liên quan tới một lĩnh vực khác của vật lý, có tên gọi lý thuyết dây. Lý thuyết này cố gắng giải thích các đặc tính của vũ trụ theo 10 chiều, thay vì chỉ có 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian như chúng ta thường cảm nhận. Các chuyên gia cho rằng những tính toán của lý thuyết dây mô tả tác động của lực hấp dẫn gần một hố đen có thể giải thích cho sự di chuyển của các quark trong một plasma quark-gluon.