В только что родившейся Вселенной вещество, как полагают ученые, находилось при огромной температуре. В этом микро-микро-микро-... микросгустке гуляли чудовищные вихри энергии. Такое состояние физики называют кварковой плазмой — когда кварки не собраны в ядерные частицы, а гуляют свободно, образуя этакий «кварковый газ». Свободная кварковая плазма может появиться только при фантастически больших температурах (или энергиях), потому что разбить ядерные частицы на отдельные кварки крайне трудно — они связаны там огромными силами (не будь этого, вещество не было бы устойчиво). Вот почему она могла — и должна была — существовать только в самые начальные мгновения после рождения Вселенной. Уже на следующем этапе, когда сгусток чуть-чуть расширился и его температура поэтому чуть-чуть понизилась, кварки тотчас соединились друг с другом и появились первые ядерные частицы, но еще не атомные ядра целиком. Частицы не могли собраться в устойчивые ядра, потому что сталкивались друг с другом с громадной скоростью и не успевали слипаться. Лишь на еще более позднем этапе, при еще большем охлаждении стали появляться устойчивые ядра, а еще позже они начали соединяться с электронами в устойчивые нейтральные атомы. Так в первичном сгустке по мере его охлаждения одни за другими образуются и «выпадают» частицы все большей сложности (что, кстати, сопровождается последовательным «выпадением» соответствующих «силовых полей»), пока все не «застывает» в виде атомов и состоящих из них макротел.
Законы образования таких макросгустков вещества, а из них — галактик, звезд и планет (с их возможной жизнью и разумом) берут начало «в начале», в законах рождения, движения и взаимодействия первых кварков. Но в нынешней природе свободных кварков нет уже нигде. Поэтому ученые решили сами создать такие условия, в которых кварки могли бы появиться и их можно было бы изучать. Как сказано, главное такое условие — огромные энергии и огромные температуры. Тут наука шла путем, обратным природе.
Природа (Вселенная), как мы видели, началась с высочайшей температуры и, постепенно остывая, рождала все более и более сложные частицы. Ученые же начали свои исследования с обычных температур и энергий и, соответственно, с изучения самых сложных частиц, атомов, а уже потом придумали, как ускорять частицы, чтобы их энергия становилась все больше и больше для бомбардировки атомных ядер и разбиения этих ядер на составляющие их более простые частицы — протоны и нейтроны. А к нашему времени ускорители стали такими мощными, что стало возможным приступить к разбиению нейтронов и протонов на самые простые, «первичные» частицы — свободные кварки.
