На коллайдере воспроизвели физику Вселенной в момент ее рождения

Ученые Копенгагенского университета изучили свойства кварк-глюонной плазмы, которая существовала в первую микросекунду Большого взрыва. Необычная форма материи, из которой возникли адроны (частицы, состоящие из кварков и антикварков), была воспроизведена на Большом адронном коллайдере (БАК), что позволило физикам детальнее проследить за эволюцией Вселенной в самом начале ее существования. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Physics Letters B.

Кварк-глюонная плазма (или кварковый суп) состоит из кварков и глюонов (переносчиков сильного взаимодействия между кварками), которые находятся в состоянии, аналогичном состоянию электронов и ионов в обычной плазме. Расширение Вселенной привело к распаду кварк-глюонной плазмы на адроны — частицы, к которым относятся, например, протоны и нейтроны. Глюоны «склеивают» кварки с помощью сильного ядерного взаимодействия, и кварки не могут существовать в свободном состоянии (это явление называется конфайнментом). В кварк-глюонной плазме конфайнмент отсутствует.

В ходе эксперимента квантовый суп получили при столкновениях ядер свинца, которые регистрировали с помощью детектора ALICE на БАК. Важную информацию о свойствах кварк-глюонной плазмы можно получить, измеряя характеристики анизотропных (различающиеся в зависимости от направления) потоков частиц, которые образовались после столкновения. С помощью алгоритма, анализирующего распределение частиц, исследователи, в частности, подтвердили, что кварк-глюонную плазму можно рассматривать как жидкость, а не газ, как это делали физики раньше.

Как пишут ученые, их результаты обеспечивают дополнительную информацию о начальных условиях, существующих в момент рождения Вселенной, и накладывают более сильные ограничения на модель эволюции кварк-глюонной плазмы, создаваемой при столкновении тяжелых ядер в БАК.

Александр Еникеев