Trong lò luyện nóng bỏng của vũ trụ sơ khai, chỉ vài khoảnh khắc sau Vụ nổ lớn, vật chất như chúng ta biết đã không còn tồn tại. Thay vào đó, một 'súp' siêu nóng của các quark và gluon xoáy, một trạng thái vật chất được gọi là plasma quark-gluon.
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã mô hình hóa chính xác trạng thái nguyên thủy này, tiết lộ một phần cơ bản và khó nắm bắt từ lâu của lịch sử vũ trụ. Đột phá này, do một nhóm nghiên cứu người Ý thực hiện, mang đến cái nhìn sâu sắc chưa từng có về thời kỳ sơ khai của vũ trụ.
Thách thức nằm ở lực hạt nhân mạnh, liên kết các quark lại với nhau. Lực này cực kỳ mạnh và không dễ dàng nhường chỗ cho các phương trình tiêu chuẩn. Để vượt qua điều này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô phỏng số tiên tiến, cụ thể là sắc động lực học lượng tử lưới (QCD), kết hợp với phương pháp Monte Carlo.
Cách tiếp cận này cho phép họ mô phỏng nhiệt độ vượt quá 2 triệu tỷ độ Kelvin, gần với sự chuyển đổi điện yếu. Kết quả là phương trình trạng thái chính xác nhất từng thu được cho plasma quark-gluon, liên kết các tính chất nhiệt động lực học cơ bản.
Đáng ngạc nhiên là, ngay cả ở những nhiệt độ khắc nghiệt này, các quark và gluon không tự do. Lực mạnh vẫn chiếm ưu thế, sớm hơn so với suy nghĩ trước đây. Khám phá này làm rõ thêm sự hiểu biết của chúng ta về sự ra đời của vật chất, các kịch bản hình thành hạt và sự tiến hóa của các lực cơ bản.
Nghiên cứu này nhấn mạnh tiềm năng của các phương pháp tính toán hiệu năng cao như QCD lưới. Các công cụ này sẽ rất quan trọng trong việc làm sáng tỏ các bí ẩn khác của vật lý cơ bản, chẳng hạn như sự thống nhất của các lực và những khoảnh khắc sau lạm phát vũ trụ. Hiểu được những micro giây đầu tiên của vũ trụ không chỉ là lý thuyết; đó là về việc hiểu về cội rễ của sự tồn tại.