Ускоритель подсказал, где искать границу состояний Вселенной

Кварк-глюонную плазму (КГП) ранее уже создавали, но RHIC позволяет использовать различные уровни энергий и типы сталкивающихся ионов, что дает возможность изучать свойства этой особенной формы материи, которая существовала задолго до того, как появилась знакомая нам Вселенная.

Ядра обычных атомов и КГП представляют собой две разные фазы материи, которые взаимодействуют посредством сильнейших природных связей. Эти взаимодействия описываются теорией, известной как квантовая хромодинамика.

Как и в других формах материи, различные фазы существуют в различных условиях температуры и давления, которые могут быть отображены на диаграмме с четкой границей, отделяющей разные фазы, как, например, вода и лед, имеют температурную границу при 0 градусов Цельсия и обычном атмосферном давлении.

Однако в случае с ядрами атомов и КГП ученые до сих пор не знали, где провести эту границу. RHIC впервые дал подсказку, где ее искать.

Мощность RHIC ниже, чем у Большого адронного коллайдера, но американский ускоритель позволяет проводить эксперименты с различными ионами на границе обычной материи и кварк-глюонной плазмы

В ходе эксперимента PHENIX ученые обнаружили, что кварки, проходящие через вещество, при энергиях столкновения 39 ГэВ быстро теряют энергию, взаимодействуя с кварк-глюонной плазмой. Таким образом, наметилась приблизительная граница между обычной материей и КГП. Это зона равновесия, как если бы при температуре около 0 градусов Цельсия могли сосуществовать и вода и лед.

Из-за сложности вычислений в квантовой хромодинамике теоретики пока еще не пришли к согласию о том, где находится граница КГП и обычной материи, даже высказываются сомнения, что ее вообще нет. Но экспериментаторы RHIC говорят, что данные указывают наличие границы на энергии около 20 ГэВ. Для уточнения этой цифры потребуются дополнительные эксперименты.

Изучение кварк-глюонной плазмы представляет большой интерес для науки и может ответить на ряд важнейших вопросов об устройстве Вселенной. В частности, пока без ответа остается вопрос о преобладании обычного вещества, над антиматерией, хотя теоретически их во Вселенной должно быть поровну.

CNews