На Большом Адронном Коллайдере была получена новая форма материи

Эксперименты со столкновениями частиц, проводимые с помощью самого мощного на сегодняшний день ускорителя частиц, Большого Адронного Коллайдера (БАК), позволили ученым обнаружить нечто, весьма напоминающее новую, неизвестную ранее форму материи.

Эта новая форма материи, получившая весьма странное название цветного стеклянного конденсата (color-glass condensate), является подобной жидкости волной, состоящей из глюонов, элементарных частиц, связанных с сильными взаимодействиями, которые скрепляют воедино кварки протонов и нейтронов.

Ученые, работающие на коллайдере, совершенно не ожидали того, что тот тип столкновений, который производится сейчас в недрах Большого Адронного Коллайдера, может стать причиной появления новой формы материи. Но существование такого вида материи может послужить объяснением возникновения некоторых аномалий, возникающих в огромном кольце коллайдера.

Когда ученые разгоняли до высоких скоростей и энергий протоны и ядра свинца, атомы свинца, содержащие по 82 протона и лишенные электронов, и сталкивали их друг с другом, в результате такого столкновения происходил микровзрыв, рождающий ливень новых частиц, разлетающихся в произвольных направлениях на скорости, близкой к скорости света. Но в некоторых случаях, как заметили ученые, некоторые пары частиц отлетали от точки столкновения в строго определенных направлениях.

"Мало того, что эти пары частиц летят в одном направлении, эти частицы как-то связаны друг с другом, что обуславливает такое необычное поведение. Этот факт удивил множество ученых, включая и нас самих" - рассказал Гантэр Роланд (Gunther Roland), ученый-физик из Массачусетского технологического института, группа которого занималась анализом научных данных, собранных во время столкновений частиц в недрах коллайдера.

Подобное поведение частиц было замечено ранее, когда сталкивались две тяжелых частицы, к примеру, два ядра свинца. В результате таких столкновений возникает кварково-глюонная плазма, сверхгорячий "суп" из частиц, состояние материи в котором находилась материя Вселенной сразу после Большого Взрыва. Наличие такого конгломерата может заставить частицы двигаться в одном направлении, объясняя некоторое аномальное их поведение.

Но кварково-глюонная плазма не возникает в результате столкновения тяжелого ядра и протона. Аномалии, которые возникают при таких столкновениях ученые относят на счет возможности существования еще одной формы материи, цветного стеклянного конденсата, которым может оказывать на частицы такое же воздействие, как и кварково-глюонная плазма. Плотная волна цветного стеклянного конденсата может стать причиной движения частиц в одном направлении, как морская волна несет в одном направлении мелкие частицы мусора, предполагает физик Раджу Венугопалан (Raju Venugopalan) из Национальной лаборатории Брукхевена.

Так почему же цветной и почему же стеклянный? Кварки и глюоны не имеют цвета в традиционном нашем понимании. Цветами, красным, синим и зеленым ученые условно отмечают характеристики заряда, который имеют эти частицы. А стеклянным этот конденсат ученые назвали это новое состояние материи за счет того, что глюоны, летящие на околосветовой скорости испытывают действие релятивистского эффекта замедления времени. Тем не менее, это плотное облако глюонов "склеивает" материю в нечто, напоминающее тягучую и очень медленно передвигающуюся жидкость, очень напоминающую по поведению горячее пластичное стекло.

Механизм, позволяющий формироваться такому состоянию материи, как цветной стеклянный конденсат, называется квантовой запутанностью. В настоящее время ученые пытаются использовать этот эффект для осуществления квантовой телепортации, для мгновенной передачи информации на большие расстояния. Эффект квантовой запутаннсти заключается в том, что запутанные частицы сохраняют связь между собой, несмотря на разделяющее их расстояние. Любое воздействие на любую из запутанных частиц моментально отражается и на второй запутанной частице.

Помимо обнаружения новой формы материи, сделанное открытие еще будет полезно тем, что используя цветные стеклянные конденсаты ученые смогут объяснить некоторые особенности внутреннего строения элементарных частиц. Но сделанное открытие основывается лишь на предварительных данных, собранных датчиками Большого Адронного Коллайдера. Для того, что бы ученые смогли подтвердить то, что они видят на самом деле именно то, что они думают, им придется провести еще массу столкновений ядер свинца с протонами в течение января 2013 года и сделать более тщательный анализ собранных данных.