Открити са доказателства, че най-големият ускорител на частици в света може да създава малки капчици кварк-глуонна плазма, вещество, което е съществувало само мигове след Големия взрив. Това неочаквано откритие може да направи революция в нашите познания за ранната Вселена и основните градивни елементи на материята.
В Големия адронен колайдер (LHC), разположен на границата между Швейцария и Франция, учените са наблюдавали зокономерности в сблъсъци на частици, които намекват за образуването на кварк-глуонна плазма в сценарии, при които преди това са се смятали за невъзможни. Това откритие разкрива нови пътища за изследване на природата на материята на нейното най-фундаментално ниво.
Разкриване на загадката на кварк-глуонната плазма
Кварк-глуонната плазма е изключително горещо, течно състояние на материята, което е съществувало микросекунди след Големия взрив. В това състояние кварките и глуоните – частиците, които изграждат протоните и неутроните – плават свободно, вместо да са свързани заедно. Учените го описват като "перфектна" течност заради невероятно ниския си вискозитет, течаща дори по-лесно от водата.
Обикновено кварк-глуонната плазма се създава чрез сблъсък на тежки йони, като олово или злато, при изключително високи енергии. Тези сблъсъци се случват само на две места на Земята: LHC и релативистичния ускорител на тежки йони (RHIC) в Националната лаборатория Брукхейвън.
Въпреки това, скорошни открития от ATLAS Collaboration в ЦЕРН предполагат, че това екзотично състояние на материята може да се образува и при много по-слаби сблъсъци – по-специално, когато частици светлина (фотони) се сблъскат с оловни йони.
"Начинът, по който частиците текат след фотон-йонните сблъсъци, показва отличителния елиптичен модел, свързан с кварк-глуонната плазма", отбелязват изследователите. Това наблюдение е неочаквано, тъй като се смяташе, че фотоните нямат достатъчно енергия, за да разложат протоните и неутроните в масивните оловни ядра.
Тази графика показва енергийната плътност (жълтото е високо; лилавото е ниско) в различни моменти по време на хидродинамичната еволюция на материята, създадена при сблъсък на оловен йон (движещ се наляво) с фотон, излъчен от друг оловен йон (движещ срещу него). Кредит: Image courtesy of Chun Shen, Wayne State University
Квантовата физика дава възможно обяснение
С помощта на квантовата физика учените се опитват да обяснят този феномен. Те предполагат, че квантовите флуктуации позволяват на два фотона да взаимодействат и да създадат двойка кварк-антикварк, която може за кратко да образува междинна частица, наречена ро-мезон. За разлика от единичния фотон, ро-мезонът, който се сблъсква с оловен йон, може потенциално да има достатъчно въздействие, за да създаде кварк-глуонна плазма.
Теоретичните физици от Националната лаборатория Брукхейвън и Държавния университет Уейн са адаптирали съществуващите хидродинамични изчисления, за да моделират тези сблъсъци на фотони и йони. Техните изчисления са в съответствие с експерименталните данни от LHC, подкрепяйки възможността тези сблъсъци наистина да образуват "силно взаимодействаща течност" – потенциално малки капчици кварк-глуонна плазма.
"Тези проучвания сочат възможността тези много по-малки сблъсъци всъщност да образуват малки капчици кварк-глуонна плазма", заяви изследователският екип.
Защо има значение: Това изследване може значително да разшири нашето разбиране за ранната Вселена и фундаменталната природа на материята. Ако бъде потвърдено, способността за създаване на кварк-глуонова плазма при по-малки, по-контролирани сблъсъци може да предостави на учените нов инструмент за изучаване на това екзотично състояние на материята. Може също да доведе до прозрения за това как частиците придобиват маса и силната ядрена сила, която свързва кварките.
Последствията от това откритие се простират отвъд физиката на елементарните частици. Разбирането на поведението на материята при екстремни условия е от решаващо значение за области, вариращи от астрофизика до наука за материалите. Това потенциално може да доведе до нови технологии или материали с уникални свойства.
Докато учените продължават да анализират данни от LHC и се подготвят за бъдещи експерименти в съоръжения като Електро-йонния колайдер EIC (Electron-Ion Collider), те се надяват окончателно да потвърдят дали тези фотон-йонни сблъсъци наистина произвеждат кварк-глуонна плазма. Това изследване показва, че понякога най-значимите открития идват от разглеждането на съществуващите експерименти по нови начини.
Изследването на кварк-глуонната плазма остава сложна и тепърва развиваща се област. Въпреки че тези открития са интересни, изследователите предупреждават, че е необходима още работа, за да се докаже категорично образуването на кварк-глуонна плазма при фотон-йонни сблъсъци. Бъдещите експерименти и теоретична работа ще имат за цел да отговорят на оставащите въпроси и да изследват пълните последици от това потенциално новаторско откритие.
Източник: How Particles of Light May Be Producing Drops of the Perfect Liquid, energy.gov
Още по темата
Физика
Нов рекорд за най-тежко екзотично ядро от антиматерия
Физика
Какво се е случило при Големия взрив – нова теория и ново състояние на материята?
Физика
Най-силните магнитни полета не са в неутронните звезди, а в ядрата на атомите
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"