Международная группа ученых, работающих на одном из экспериментов Большого Адронного Коллайдера (БАК), самого мощного ускорителя частиц на сегодняшний день добилась успеха в получении экзотической формы материи, так называемой исконной кварково-глюонной плазмы. Материя в этой форме существовала лишь в самый начальный момент возникновения Вселенной. А сейчас она была получена при помощи столкновений меньшего количества меньших частиц, что ранее считалось невозможным даже с теоретической точки зрения.
Следы кварково-глюонной плазмы были обнаружены в месте столкновений высокоэнергетических протонов с разогнанными ядрами атомов, ионами свинца. Эти столкновения производились в районе датчика эксперимента Compact Muon Solenoid (CMS), высокая чувствительность которого позволила выявить следы присутствия крошечных «капелек» супержидкости, которой и является кварково-глюонная плазма.
«Ранее считалось, что энергетическая насыщенность среды, созданной столкновениями протонов с ядрами свинца, будет слишком слаба для того, чтобы в ней могла образоваться кварково-глюонная плазма» — рассказывает Куан Ван (Quan Wang), исследователь из Канзасского университета, работавший в составе команды ученых CERN, — «Мы изучали эти столкновения с точки зрения обнаружения вторичных столкновений ионов свинца и эффектов этих столкновений. Однако, результаты эксперимента указали нам четкие подписи следов присутствия кварково-глюонной плазмы».
Ккварково-глюонная плазма представляет собой очень плотное и очень горячее вещество, состоящее только из кварков и глюонов, в котором не содержится даже отдельных нуклеонов, частиц, из которых затем формируются ядра атомов всех химических элементов. Именно в таком состоянии находилась вся материя в момент Большого Взрыва и непродолжительное время спустя него. Затем, когда образовавшаяся Вселенная расширилась до определенных размеров, плазма остыла, потеряла плотность и из кварков и глюонов начали образовываться первые элементарные частицы, которые спустя еще какое-то время начали объединяться в ядра самых легких химических элементов — водорода и гелия.
Следует заметить, что это не первый случай в истории науки, когда ученым удавалось получить кварково-глюонную плазму. Ранее подобного удалось добиться ученым из Национальной лаборатории Брукхейвена, которые использовали ускоритель Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). В рамках эксперимента PHENIX (Pioneering High Energy Nuclear Interaction eXperiment) в недрах коллайдера RHIC производились столкновения ядер гелия-3 с ионами золота, энергии которых с избытком хватало для формирования «капелек» кварково-глюонной плазмы.
Подобные исследования позволят ученым лучше понять все процессы, происходившие в первые микросекунды спустя момента Большого Взрыва, а это, в свою очередь, может внести изменения в понимание «работы» Вселенной вплоть до сегодняшнего дня. В настоящее время группа ученых CERN, в состав которой входят ученые из Канзасского университета продолжают работать над анализом уже имеющихся научных данных и собирают новые данные при помощи научного инструмента Zero Degree Calorimeter.
Источник:
