A világegyetem története látható az alábbi ábrán.
Az ősrobbanás utáni milliomodik másodpercre visszatekintve nem voltak atomok, sőt atommagok sőt neutronok és protonok sem. Az anyag kvark-gluon plazmaként töltötte ki a világegyetemet.
Ennek az időszaknak a vizsgálatához majdnem fénysebességre kell felgyorsítani azokat az atommagokat, amelyeket ütköztetni akarunk. Extrém magas hőmérsékletet és nyomást kel létrehozni, a Nap közepénél milliószor nagyobbat. Sajnos az ütközés köré épített detektorok magukat a kiszabaduló kvarkokat nem tudják érzékelni, hiszen, mint korábban írtuk szabad kvarkok nem léteznek sok ideig. Ez kicsit olyan - egy hasonlattal élve - mintha a jégben élő emberek kitalálnák, hogy a jégnek lehet másik állapota, ezért ütköztetjük a jégdarabokat, amelyek a nagy energiák hatására vízzé olvadnak, majd a szétrepülő darabok rögtön újrafagynak jéggé.
Az elektrponjaiktól teljesen megfosztott nehéz atommagok ütközése nyomán létrejövő közeg kb. 3*10-24 sec ( 1 fm/c = 1 femtometer / fénysebesség ) alatt termalizálódnak, azaz lesz hőmérsékletük és nyomásuk, ami robbanásszerűen tágulni kezd és gyorsan kihűl. Körülbelül 10 fm / c idő alatt (=3*10-23 sec) lehűl kb. 160 MeV hőmérsékletre (= 1,8*1012 Kelvin) és ezen a hőmérsékleten a kvarkok és glüonok kifagynak és hadronokba, illetve leptonokba rendeződnek.
Ezt a módszert a mai részecskegyorsítókkal meg lehet valósítani. Valójában ilyenkor kis ősrobbanásokat hozunk létre, amelyeknek az eredményrészecskéit vizsgálva lehet következtetni az ütközéskor létrejövő részecskék állapotára.
A mai legnagyobb energiájú ütközéseket a CERN-ben tudnak létrehozni, 5 TeV energiával. Ez borzalmasan nagy energia.
Erősen kölcsönható kvarkanyag
Itt nem részletezett módon elvégzett kísérletek alapján kijelenthető, hogy a kísérletekben a kvarkanyagot az alábbi állapotba hozzák:
- a nagyenergiájú ütközések során a kvark részecskék egymást néhány fm (femtométer =) úthosszon lelassítják;
- kicsi a szabad úthossz, tehát az anyag folyadékállapotú;
- tökéletes folyadék, azaz elhanyagolható a viszkozitása;
- az eredetileg extrém nagy hőmérsékletű anyagban megjelennek a kvarkok szabadsági fokai is.
Ennek alapján ezt kvarkfolyadéknak tekinthetjük.
Távolság mértékegységek
- miliméter (10-3m = 1 mm) -
- mikrométer (10-6m = 1 μm) - az optikai szálban a hullámhossz, egy baktérium tipikus mérete,
- nanométer (10-9m = 1 nm) - DNS átmérője
- pikométer (10-12m = 1 pm) - a gamma sugarak hullámhossza, egy fehér törpében az atommagok távolsága,
25 pikométer - hidrogénatom sugara,
31 pikométer - a hélium atom sugara - femtométer (10-15m = 1 fm) - egy proton méret, 10 femtométer az atommagok méretének nagyságrendje
- attométer (10-18m = 1 am) - egy kvark mérete, a gravitációs hullámok mérésére kifejlesztett detektorok érzékenysége