Большой адронный коллайдер выявил свидетельства материи Большого взрыва в неожиданно малых столкновениях
Все четыре основных эксперимента LHC сообщили о признаках кварк-глюонной плазмы при столкновениях ядер кислорода и неона, хотя ранее для этого считались необходимыми тяжёлые ядра
Короткое резюме
На Большом адронном коллайдере ЦЕРН получены новые убедительные свидетельства того, что даже относительно малые атомные столкновения могут воссоздавать кварк-глюонную плазму — экзотическое состояние материи, заполнявшее Вселенную сразу после Большого взрыва. Через год после первых столкновений кислорода все четыре крупных исследовательских коллаборации — ALICE, ATLAS, CMS и LHCb — сообщили о признаках образования этой первичной материи при столкновениях ядер кислорода и неона.
Кварк-глюонная плазма возникает при температурах более чем в 100 000 раз выше температуры центра Солнца, когда протоны и нейтроны распадаются на кварки и глюоны; считается, что она существовала в первые миллионные доли секунды после Большого взрыва. Десятилетиями образование такой плазмы связывали с очень тяжёлыми ядрами, прежде всего свинца, которые более чем в 200 раз тяжелее протонов, однако недавние результаты для протон-протонных, протон-свинцовых и кислород-кислородных столкновений поставили это предположение под сомнение. Новые более детальные исследования обнаружили несколько признаков кварк-глюонной плазмы в кислородных и неоновых столкновениях: ATLAS зафиксировал различия энергий в парах струй, CMS — подавление рождения заряженных частиц, LHCb — более сильное подавление частиц с очарованным кварком в более тяжёлых неоновых столкновениях, ALICE — однозначные признаки потери энергии партонов при сравнении нейтральных пионов, а также сигнатуры с участием ипсилон-мезонов и анизотропного потока.
Эти результаты меняют представление о том, какие условия необходимы для образования одного из самых экстремальных состояний материи: то, что раньше требовало столкновений массивных ядер, теперь можно изучать в гораздо меньших системах. Это открывает новые возможности для исследования поведения материи в первые мгновения после Большого взрыва. Тем временем ЦЕРН модернизирует LHC до более мощного High-Luminosity LHC, который позволит собрать существенно больше данных о столкновениях и детальнее изучить свойства кварк-глюонной плазмы.
Признаки кварк-глюонной плазмы найдены в столкновениях кислорода и неона
Все четыре основные коллаборации — ALICE, ATLAS, CMS и LHCb — сообщили о сигналах, указывающих на образование первичной материи в относительно малых ядерных столкновениях
Результаты ставят под сомнение необходимость тяжёлых ядер
Ранее для создания кварк-глюонной плазмы считались необходимыми столкновения очень тяжёлых ядер, особенно свинца, но новые данные показывают, что подобные условия могут возникать и в системах кислорода и неона
Потеря энергии партонов подтверждена несколькими экспериментами
ATLAS обнаружил различия энергий в парах струй, CMS — подавление рождения заряженных частиц, LHCb — более сильное подавление частиц с очарованным кварком в неоновых столкновениях, а ALICE — признаки потери энергии партонов по нейтральным пионам
Дополнительные сигнатуры усиливают доказательства
CMS и LHCb сообщили о подавлении ипсилон-мезонов, а ALICE — об анизотропном потоке, где барионы проявляют более сильную направленную зависимость, чем мезоны, что согласуется с образованием кварк-глюонной плазмы
Текст сгенерирован с использованием ИИ
