БАК: материя Большого взрыва может рождаться в малых частицах

Ученые проекта ALICE на Большом адронном коллайдере обнаружили, что кварк-глюонная плазма — «первичный суп» ранней Вселенной — способна формироваться даже при столкновении одиночных протонов. Ранее считалось, что для воссоздания условий Большого взрыва необходимы исключительно масштабные столкновения тяжелых ядер.

Физики из CERN получили новые данные о поведении материи в первые мгновения после зарождения космоса. В ходе эксперимента ALICE в 27-километровом кольцевом ускорителе исследователи зафиксировали закономерность, общую для столкновений протонов и тяжелых ядер свинца. Это открытие меняет представление о том, насколько малым может быть объем вещества для перехода в состояние плазмы.

Единый механизм для разных масштабов

Главным индикатором формирования кварк-глюонной плазмы стал так называемый анизотропный поток — специфическое неравномерное излучение частиц в определенном направлении. Исследование показало, что барионы (состоящие из трех кварков) демонстрируют более мощный поток, чем мезоны (состоящие из двух кварков), независимо от типа столкновения.

Координатор проекта Дэвид Добригкейт Чинеллато отметил, что результаты подтверждают гипотезу о расширяющейся системе кварков даже в малых масштабах. По его словам, закономерность проявилась в столкновениях протонов, породивших необычно большое количество частиц.

Для подтверждения выводов ученые сравнили наблюдения с математическими моделями. Выяснилось следующее:

• Модели, учитывающие слияние (коалесценцию) кварков, наиболее точно воспроизводят реальные данные;
• Алгоритмы, не берущие в расчет этот процесс, не смогли объяснить наблюдаемую картину;
• Текущие теории все еще не способны полностью описать зафиксированные потоки, что требует уточнения физических констант.

Следующий этап исследований намечен на 2025 год. Как сообщил представитель ALICE Кай Шведа, физики планируют провести столкновения с участием ядер кислорода. Эти эксперименты должны заполнить пробел в данных между легкими протонами и тяжелым свинцом, что позволит окончательно понять физические условия, существовавшие в самом начале истории Вселенной.