Космическая жидкость. Ученые впервые воспроизвели вихревые следы кварков в плазме ранней Вселенной
Исследователи из ЦЕРН с помощью Большого адронного коллайдера впервые зафиксировали, как подвижные кварки создают вихревые следы и рябь в кварк-глюонной плазме, что подтверждает ее чрезвычайно редкую структуру в первые минуты Вселенной.
В первые микросекунды своего существования Вселенная разогревалась до триллионов градусов, образуя невероятно горячую смесь элементарных частиц — кварков и глюонов. Это уникальное состояние материи, известное как кварк-глюонная плазма (КГП), просуществовало лишь долю секунды, прежде чем остыть и превратиться в привычные нам протоны и нейтроны. Сегодня ученые пытаются воспроизвести эти условия с помощью Большого адронного коллайдера в ЦЕРН, сталкивая тяжелые ионы на скоростях, близких к световым.
Международная группа исследователей под руководством физиков из Массачусетского технологического института нашла убедительные доказательства того, что кварки, двигаясь сквозь эту плазму, оставляют за собой вихревые следы — подобно тому, как утка оставляет волны на воде. Профессор Йен-Джи Ли отмечает, что плазма оказалась настолько плотной, что способна заметно замедлять частицы, работая как полноценная жидкость, а не как набор разрозненных элементов.
Для обнаружения этих микроскопических следов ученые применили инновационную методику. Вместо сложного поиска пар кварков и антикварков, взаимно перекрывающих свои волны, исследователи сосредоточились на событиях с участием нейтрального Z-бозона. Поскольку эта частица почти не взаимодействует с окружающими, она служит идеальной точкой отсчета. Двигаясь в противоположном от Z-бозона направлении, кварки возбуждают плазму, создавая хорошо заметные брызги и вихревые движения.
Анализ примерно 2000 ответных событий из 13 миллиардов столкновений на коллайдере подтвердил теоретические модели, разработанные ранее. Полученные результаты позволяют с беспрецедентной подробностью изучать свойства первобытной жидкости Вселенной, ее плотность, время затухания и особенности взаимодействия частиц в самых экстремальных условиях.