В стенах ЦЕРНа (CERN) произошло событие, которое можно сравнить с запуском машины времени. Ученым удалось воспроизвести условия, царившие в первые микросекунды после Большого взрыва. Эксперименты подтвердили формирование кварк-глюонной плазмы — состояния материи, которое считается «первичным веществом» нашей Вселенной.

Температура, превышающая Солнце в 100 000 раз

Кварк-глюонная плазма (КГП) — это не просто горячий газ. Это экстремальное состояние, возникающее при чудовищном давлении и температурах, которые более чем в 100 000 раз превышают жар в центре Солнца. В таких условиях привычные сложные частицы не выдерживают и распадаются на свои фундаментальные составляющие — кварки и глюоны.

Спустя почти 14 миллиардов лет после возникновения Вселенной физикам удалось кратковременно воссоздать этот древний мир с помощью высокоэнергетических столкновений ядер в Большом адронном коллайдере (БАК).

Разрушение старых теорий: легкие ядра против тяжелых

Долгое время в научном сообществе господствовало мнение, что для рождения такой экстремальной среды необходимы столкновения исключительно тяжелых ионов. Считалось, что только ядра свинца, которые более чем в 200 раз тяжелее протонов, способны создать достаточный объем и плотность для образования плазмы.

Однако новые экспериментальные данные опровергли эту догму. Исследования доказали: для создания первичной среды достаточно массы более легких атомных ядер. Столкновения ядер кислорода и неона в коллайдере выявили явные признаки образования кварк-глюонной плазмы.

Эффект «угасания струй» как главное доказательство

Как ученые поняли, что плазма образовалась? Главным подтверждением стала потеря энергии быстрыми кварками и глюонами при прохождении сквозь горячую среду. Это явление получило название «угасание струй».

Коллаборация ATLAS зафиксировала этот эффект, обратив внимание на дисбаланс пар частичных струй. В лобных столкновениях с большим объемом плазмы энергия частиц гасилась, что и стало маркером присутствия КГП.

Детекторы CMS и LHCb подтвердили эти наблюдения, зафиксировав угнетение рождения энергичных частиц. Примечательно, что в системах неон-неон это угнетение оказалось даже сильнее, чем ожидалось, из-за больших размеров образовавшегося объема плазмы.

Вещество, ведущее себя как единый поток

Кроме потери энергии, детектор ALICE зафиксировал еще одну фундаментальную особенность. Частицы, возникшие после столкновения, двигались не хаотично, как это происходит в обычном газе, а согласованно, словно их захватил общий поток.

Это свидетельствует о том, что кварк-глюонная плазма ведет себя не как набор отдельных разрозненных частиц, а как единственное редкое вещество с уникальными свойствами. Эти открытия открывают новые горизонты в понимании того, как формировалась материя в самом начале существования нашей Вселенной.