Изследователи от колаборация ALICE (A Large Ion Collider Experiment) откриха доказателства, че при сблъсъци на протони в Големия адронен колайдер може да се образува кварк-глуонна плазма - ултраплътна и много гореща течност, в която основните компоненти на материята вече не са свързани.

Това е състоянието на материята в първите микросекунди на Вселената след Големия взрив, разказва сайтът на ЦЕРН.

Изследването е публикувано в списание Nature Physics.

По време на експеримента изследователите регистрират увеличено количество на странни частици (частици, съдържащи странни кварки). Този ефект обикновено се приписва на сблъсъци на тежки йони и раждането на кварк-глуонна плазма. Резултатите са първото безспорно наблюдение на процеса, който поставя под съмнение голямата част от съществуващите теоретични модели на релативистични сблъсъци.

Според Стандартния модел протоните и неутроните, които изграждат почти цялата обикновена материя около нас, се състоят от по-малки "тухли" - кварките, свързани помежду си с глуони (от думата glue - лепило).

Възможно е да се откъсне атом от молекула или протони и неутрони от ядро ​​на атом и по този начин да се образува свободна частица, но да се отдели свободен квар от протон е невъзможно. Кварките се държат заедно от "силното взаимодействие", чийто преносители са глуоните. Това е единствената фундаментална сила, която с увеличаване на разстоянието нараства. Енергията, необходима да се откъсне кварк е толкова голяма, че ако това стане, възниква нов кварк в явление, наречено "конфайнмент" (от англ. confinement - затвор, ограничение).

^{Кварките са като свързани с глуонни пружини.}

Все пак, ако се приложи върху система от кварки и глуони (протон или неутрон) още много енергия - например нагряване на системата до трилиони градуса, силите на конфайнмента могат да бъдат преодолени. Тогава кварките напускат нуклона (ядрената частица - протон или неутрон), образувайки кварк-глуонна плазма. 

Тези условия могат да бъдат получени в Големия адронен колайдер от сблъсък тежки ядра с висока енергия. Странните кварки са по-тежки от кварките, съставящи нормално материята и обикновено са по-трудни за получаване. Но това се променя в присъствието на кварк-глуонната плазма, която ребалансира създаването на по-тежки - странни и чаровни кварки спрямо останалите.

Точно това е регистрирано сега от детектора ALICE.

Оказва се, че сред произведените частици най-често могат да се намерят именно странни адрони (каони, ламбда частици и др.) и чаровни частици (например, J/ψ-мезон).

Новите резултати показват, че скоростта на производство на тези странни адрони се увеличава с броя на частиците, произведени в дадения сблъсък, по-бързо от другите частици, получени при същия сблъсък.

Авторите на новата работа за първи път откриват увеличеното количество на странни частици при сблъсъците на протони с протони. Физиците анализират данните, събрани от детектора ALICE пред първия етап Run 1 на Големия адронен колайтер (2009-2013 г.) - когато енергията на сблъсъците е 7 тераелектронволта.

Ние сме много развълнувани от това откритие", заяви Федерико Антинори (Federico Antinori), говорител на колаборация ALICE. "Ние научихме много за състоянието на първичната материя. Това, че открихме явление, което обикновено се случва в кварк-глуонната плазма в малка и проста система - сблъсъка на два протона - отваря изцяло ново измерение за изследването на състоянията, от които е възникнала нашата Вселена".

Още по темата

02/05/2015

Физика

Хуан Малдасена: Илюзията гравитация

19/02/2015

Физика

Бозоните и фундаменталните взаимодействия