Занимательная физика: в ЦЕРНе случайно открыли материю Большого взрыва
Физики из Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) рассказали, что им случайно удалось создать на Большом адронном коллайдере (БАК) материю времен Большого взрыва – кварково-глюонную плазму. Об этом пишет журнал Nature Physics.
Кварково-глюонная плазма, или, на сленге физиков «квагма», это материя в «разобранном» состоянии. Ее мельчайшие частицы – кварки и глюоны – свободны от протонов, нейтронов и других частиц, внутри которых они обычно удерживаются ядерными взаимодействиями. Это освобождение происходит при гигантских температурах и энергиях, которые, как считают ученые, были возможны в природе только в условиях Большого взрыва.
Такие условия можно создать, если сталкивать тяжелые ионы друг с другом при помощи ускорителей частиц – это исследователи узнали еще лет десять назад. С тех пор казалось, что других вариантов создания «квагмы» не существует. Однако последние эксперименты на детекторе CMS в составе БАК опровергли это представление. Как выяснилось, столкновение одиночных протонов и ионов свинца образует «первичную материю» Вселенной.
А изучая данные, собранные детектором ALICE, ученые обнаружили, что аналог квагмы возникает и при столкновении протонов между собой.
Физики объясняют, что протоны и нейтроны состоят из двух типов субатомных частиц – «нижних» и «верхних» кварков. Кроме того, имеется четыре типа кварков, романтично поименованных прямо-таки в жанре научной фэнтези – прелестные, зачарованные, странные и истинные. Их нет в природе в стабильном виде, но если вам нужна экзотическая форма материи, они составят ее основу. По словам ученых, эти кварки могут сформироваться в присутствии «свободных» глюонов, внутри кварково-глюонной плазмы.
Наблюдения на ALICE показали, что столкновение протонов между собой часто приводило к возникновению «облачков» из кварково-глюонной плазмы. Было зафиксировано множество отметок плазмы в виде частиц, содержащих «странные» кварки.
Причем частицы с большим числом «странных» кварков появлялись чаще, чем другие продукты столкновений протонов. По мнению исследователей, это говорит о необычных обстоятельствах их рождения, связанных с условиями, царившими внутри кварково-глюонной плазмы в момент ее формирования.
«Мы очень рады этому открытию. У нас появилась новая возможность изучать материю в ее первичном состоянии. Возможность изучать кварково-глюонную плазму в более простых и удобных условиях, таких как столкновения протонов, открывает для нас новое измерение. Мы можем узнавать, как Вселенная вела себя во время и до Большого взрыва», — поделился своими впечатлениями официальный представитель сегмента ALICE в рамках БАК Федерико Антинори.