Plasma quark-gluon – yang mengisi alam semesta dalam waktu singkat Big Bang – mengalir seperti air

Apa yang dilakukan lem quark? Plasma – Sup panas dari partikel awal kemudian dibuat beberapa mikrodetik Ledakan Besar – Apakah cocok dengan air keran? Ilmuwan mengatakan begitulah cara mengalir.

Sebuah studi baru diterbitkan dalam jurnal 27 Mei 2021 Fisika Cypost, Menyoroti kesamaan yang menakjubkan antara plasma lem-kuark, pemikiran pertama adalah bahwa yang pertama mengisi alam semesta dan air berasal dari keran kita

Viskositas cairan, ukuran seberapa banyak ia didorong dan rasio antara kepadatannya, menentukan bagaimana ia akan mengalir. Sementara viskositas dan konsentrasi plasma kuark-gluon sekitar 16 kali lebih lebar daripada air, para peneliti menemukan bahwa rasio antara viskositas dan kepadatan kedua jenis cairan itu sama. Ini menunjukkan bahwa salah satu keadaan eksternal materi yang diketahui ada di alam semesta kita akan mengalir dengan cara yang sama seperti air dari keran Anda.

Materi yang menyusun alam semesta kita terdiri dari atom, yang tersusun dari inti dengan elektron yang mengorbit. Inti mengandung proton dan neutron, yang secara kolektif dikenal sebagai nukleon, dan bilah ini berinteraksi dengan glycans untuk membentuk quark. Pada suhu yang sangat tinggi – sekitar satu juta kali lebih hangat dari pusat matahari – quark dan gluon dilepaskan dari inti induknya untuk membentuk sup kental dan panas yang dikenal sebagai plasma quark-gluon.

Diperkirakan bahwa segera setelah Big Bang, alam semesta pertama dipenuhi dengan plasma quark-gluon yang sangat panas. Kemudian mendinginkan mikrodetik untuk membuat blok bangunan dari semua materi yang ditemukan di alam semesta kita. Pada awal tahun 2000-an, para ilmuwan dapat secara eksperimental membuat ulang plasma quark-gluon menggunakan colciders partikel besar, yang memberikan wawasan baru tentang zat asing ini.

Penyebut umum yang kita temui setiap hari dianggap sebagai sifat yang sangat berbeda dari plasma quark-gluon yang ditemukan pada permulaan awal alam semesta. Misalnya, cairan mirip air diatur oleh perilaku atom dan molekul yang diikat bersama oleh gaya yang jauh lebih besar dan lebih lemah daripada partikel yang ditemukan dalam plasma kuark-gluon.

Studi terbaru, bagaimanapun, telah menunjukkan bahwa terlepas dari perbedaan ini, rasio kelembutan dan kepadatan, yang dikenal sebagai viskositas kinetik, dekat dengan plasma kuark-gluon dan cairan biasa. Rasio ini penting karena aliran fluida tidak hanya bergantung pada viskositas tetapi juga pada persamaan Navier-Stokes yang memiliki densitas dan viskositas. Jadi, jika perbandingan ini sama untuk dua cairan yang terpisah, kedua cairan ini akan mengalir dengan cara yang sama walaupun memiliki viskositas dan konsentrasi yang sangat berbeda.

Yang penting, ini bukan hanya viskositas cairan yang cocok dengan viskositas plasma lem kuark. Memang, viskositas cairan dapat bervariasi dengan banyak urutan lebarnya tergantung pada suhu. Namun, ada titik yang sangat spesifik di mana viskositas cairan memiliki batas bawah yang hampir universal. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa viskositas fluida dalam kisaran tersebut digerakkan oleh konstanta Planck dan konstanta fisik dasar sebagai massa nukleon. Konstanta alam inilah yang pada akhirnya memutuskan apakah proton adalah partikel yang stabil, dan melakukan proses seperti sintesis nuklir dan pembentukan elemen biokimia yang diperlukan untuk kehidupan di bintang. Studi terbaru menunjukkan bahwa itu adalah batas bawah universal viskositas cairan umum seperti air yang mendekati plasma quark-gluon.

Profesor Costa Tranco, seorang profesor fisika di Queen Mary University di London dan penulis studi baru-baru ini, mengatakan: Plasma adalah batas kelembutan universal yang paling bawah untuk keduanya. “

“Studi ini memberikan contoh yang cukup langka dan menyenangkan di mana kita dapat menarik perbandingan kuantitatif antara sistem yang sangat diskriminatif,” lanjut Profesor Matteo Bagigioli dari Universidad Atnoma de Madrid. “Fluida dijelaskan oleh hidrodinamika, yang telah menyebabkan banyak masalah terbuka kita yang saat ini berada di puncak penelitian fisika. Hasil kami menunjukkan kemampuan fisika untuk menerjemahkan prinsip-prinsip umum ke dalam prediksi spesifik tentang properti kompleks, seperti aliran fluida materi asing, seperti plasma kuark-gluon. “

Memahami plasma quark-gluon dan alirannya saat ini berada di puncak fisika energi tinggi. Gaya kuat antara kuark dan gluon dijelaskan oleh kromodinamika kuantum, salah satu teori fisika terluas yang ada. Bagaimanapun, kromodinamika kuantum memberikan teori energi nuklir yang kuat, tetapi sifat-sifat plasma kuark-gluon sangat sulit untuk dipecahkan dan dipahami hanya dengan menggunakannya.

Vadim Brazkin, seorang profesor di Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, menambahkan, “Dapat dibayangkan bahwa hasil saat ini dapat memberi kita gambaran yang lebih baik tentang plasma kuark-gluon.” “Alasannya adalah viskositas minimum cairan bertepatan dengan sistem dinamika fluida khusus yang baru-baru ini kami sadari. Mirip dengan QG, ditemukan bahwa partikel dalam sistem eksternal ini bergerak dengan cara yang sama seperti air keran. “

Referensi: “Kesamaan antara Quark-Glue Plasma dan Viskositas Kinetik Cairan Minimal dalam Viskositas” Costa Trechenko, Vadim Brazkin dan Matthew Bagigoli Fisika Cypost.
DOI: 10.21468 / SciPostPhys.10.5.118

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.