Физики воспроизвели условия первых микросекунд после Большого взрыва
Международная коллаборация физиков с помощью Большого адронного коллайдера воспроизвела состояние материи, которое господствовало в первые доли секунды после возникновения Вселенной. Речь идет о кварк-глюонной плазме — экстремально горячем веществе, формирующемся под давлением и при температурах более чем в 100 000 раз выше, чем в центре Солнца.
Новое понимание первичной материи
При таких экстремальных условиях сложные частицы распадаются на фундаментальные компоненты — кварки и глюоны. Спустя почти 14 миллиардов лет после возникновения Вселенной исследователям удалось кратковременно создать аналогичное состояние посредством высокоэнергетических ядерных столкновений на коллайдере.
Долгое время в научном сообществе преобладало мнение, что кварк-глюонная плазма может возникать исключительно при столкновениях очень тяжелых ионов — например свинца, превосходящего протон по массе более чем в 200 раз. Однако свежие экспериментальные данные полностью опровергли это предположение.
Неожиданные открытия детекторов
Детекторы ALICE, ATLAS, CMS и LHCb зафиксировали явные признаки образования кварк-глюонной плазмы при столкновениях пар ядер кислорода и неона. Ранее эксперимент ALICE также подтвердил наличие сигналов плазмы в столкновениях протонов с протонами и протонов со свинцом. Эти открытия доказывают, что для появления экстремальной среды достаточно массы значительно более легких атомных ядер.
Главным подтверждением образования горячей плазмы стала потеря энергии быстрыми кварками и глюонами при прохождении сквозь нее — явление, получившее название "угасание струй". Коллаборация ATLAS заметила этот эффект благодаря дисбалансу пар частичных струй, возраставшему в лобных столкновениях с большим объемом плазмы.
Детекторы CMS и LHCb зафиксировали подавление рождения энергичных частиц, причем в системах неон-неон это угнетение оказалось особенно выраженным из-за больших размеров образовавшегося объема плазмы. Детектор ALICE выявил еще одну важную особенность: частицы, возникавшие после столкновения, двигались согласованно, как будто их захватывал общий поток, а не хаотично. Это указывает на то, что кварк-глюонная плазма ведет себя не как набор отдельных частиц, а как единое жидкое вещество.
