Физики впервые увидели след частицы в материи первых мгновений Вселенной
Физики Европейской организации ядерных исследований (CERN) впервые непосредственно обнаружили след, который высокоэнергетическая частица оставляет при движении через кварк-глюонную плазму – особое состояние материи, существовавшее в первые миллионные доли секунды после Большого взрыва.
Как сообщает CERN, открытие сделано международной группой исследователей, работающих с детектором CMS на Большом адронном коллайдере.
Кварк-глюонная плазма представляет собой чрезвычайно горячую и плотную среду, в которой кварки и глюоны еще не объединены в привычные частицы, такие как протоны и нейтроны. Подобные условия существовали во Вселенной вскоре после ее рождения. В лаборатории их удается на кратчайшие мгновения воссоздать при столкновениях тяжелых атомных ядер.
Ученые давно знали, что частицы, проходящие через такую плазму, теряют энергию. Однако физики предполагали, что они должны оставлять за собой и след в окружающей среде – подобно тому, как лодка образует волны и возмущения на поверхности воды.
Этот эффект был предсказан теоретически более 20 лет назад, но непосредственно зарегистрировать его до сих пор не удавалось.
Для нового исследования физики изучили столкновения ядер свинца, в результате которых возникают потоки высокоэнергетических частиц, разлетающихся в противоположных направлениях. Анализируя распределение частиц, исследователи обнаружили характерное изменение плотности среды позади одного из таких потоков.
Наблюдаемый эффект соответствует предсказанному поведению плазмы. Причем чем больше кварк-глюонной плазмы возникало при столкновении ядер, тем отчетливее проявлялся обнаруженный след.
По словам физика Ольги Евдокимовой из Иллинойсского университета в Чикаго, открытие стало итогом многолетних поисков эффекта, который долго оставался недоступным экспериментальному наблюдению.
Теперь ученые получили новый инструмент для исследования свойств кварк-глюонной плазмы. Изучение реакции этой среды на проходящие через нее частицы поможет уточнить представления о том, как вела себя материя в самом начале существования Вселенной.
