Ранній Всесвіт був у 250 000 разів гарячішим за ядро нашого Сонця. Це занадто гаряче, щоб утворювати протони та нейтрони, які складають повсякденну матерію. Вчені відтворюють умови раннього Всесвіту в прискорювачах елементарних частинок, розбиваючи атоми разом зі швидкістю майже світла.
Вимірювання отриманого потоку частинок дозволяє вченим зрозуміти, як утворилася матерія. Частинки, які вимірюють вчені, можуть утворюватися різними способами: з оригінального супу кварків і глюонів або з пізніших реакцій. Ці пізніші реакції почалися через 0,000001 секунди після Великого вибуху, коли складні частинки, що складаються з кварків, почали взаємодіяти одна з одною.
Нові розрахунки встановили, що близько 70% деяких виміряних частинок походять від цих пізніших реакцій, а не від реакцій, подібних до реакцій раннього Всесвіту. Дослідження опубліковано в журналі Physics Letters B.
Це відкриття покращує наукове розуміння походження матерії. Це допомагає визначити, яка частина матерії навколо нас утворилася в перші кілька часток секунди після Великого вибуху, а не скільки матерії утворилося в результаті пізніших реакцій, коли Всесвіт розширювався.
Цей результат означає, що велика кількість матерії навколо нас утворилася пізніше, ніж очікувалося. Щоб зрозуміти результати експериментів на колайдері, вчені повинні відмовитися від частинок, які утворюються в пізніх реакціях. Лише ті, що утворилися в субатомному бульйоні, розкривають ранні умови Всесвіту. Цей новий розрахунок показує, що кількість виміряних частинок, утворених у реакціях, набагато більша, ніж очікувалося.
У 1990-х роках фізики зрозуміли, що певні частинки утворюються у значній кількості внаслідок пізніших реакцій, що відбуваються після початкової фази формування Всесвіту. Частинки, звані D-мезонами, можуть взаємодіяти, утворюючи рідкісну частинку чармоній.
Вченим бракувало єдиної думки щодо важливості ефекту. Оскільки чармоній рідкісний, його важко виміряти. Однак нещодавні експерименти дають дані про те, скільки чармонію та D-мезонів виробляють коллайдери.
Фізики з Єльського університету та Університету Дьюка використали нові дані для розрахунку сили цього ефекту. Воно виявляється значно більшим, ніж очікувалося. Понад 70% виміряного чармонію може утворюватися в реакціях.
Коли гарячий суп із субатомних частинок охолоджується, він розширюється у вогняну кулю. Все це відбувається менш ніж за одну соту часу, необхідного для того, щоб світло пройшло через атом. Оскільки це дуже швидко, вчені не впевнені, як саме вогняна куля розширюється. Нові розрахунки показують, що вченим зовсім не обов’язково знати подробиці цього розширення. Незважаючи на це, зіткнення виробляє значну кількість чармонію. Новий результат наближає вчених до розуміння походження матерії.