Физики обнаружили скрытый порядок в высокоэнергетических протонных столкновениях
Анализ данных Большого адронного коллайдера показал, что энтропия системы остаётся неизменной от начальной фазы кварков и глюонов до финальных адронов, что является прямым следствием принципа унитарности квантовой механики
Короткое резюме
Учёные из Института ядерной физики Польской академии наук представили усовершенствованную дипольную модель, которая точнее описывает данные столкновений протонов на Большом адронном коллайдере (БАК) в широком диапазоне энергий (от 0.2 до 13 ТэВ). Модель предсказывает, что энтропия системы — мера её неупорядоченности — остаётся постоянной на всём протяжении процесса: от начальной плотной фазы кварков и глюонов до момента образования конечных адронов.
Этот результат, подтверждённый экспериментальными данными детекторов ALICE, ATLAS, CMS и LHCb, противоречит интуитивному ожиданию, что хаотичная начальная стадия должна иметь более высокую энтропию. Постоянство энтропии является прямым следствием фундаментального принципа квантовой механики — унитарности, который гарантирует сохранение полной вероятности и информации в системе. Унитарность в рамках квантовой хромодинамики позволяет извлекать информацию об энтропии партонов по данным о рождённых адронах.
Дальнейшая проверка модели ожидается после модернизации БАК и запуска строящегося в США Электрон-ионного коллайдера (EIC). Столкновения электронов с протонами на EIC позволят более чисто исследовать плотные глюонные системы внутри протона, что предоставит новые данные для уточнения понимания динамики сильных взаимодействий.
Универсальность новой дипольной модели
Усовершенствованная обобщённая дипольная модель точнее описывает экспериментальные данные по столкновениям протонов в более широком диапазоне энергий, чем предыдущие версии
Неизменность энтропии
Энтропия системы, рассчитанная для начальной партонной (кварк-глюонной) фазы, совпадает с энтропией конечных адронов, что подтверждается данными БАК. Это означает, что энтропия не меняется в процессе столкновения
Связь с принципом унитарности
Постоянство энтропии является прямым проявлением унитарности — фундаментального принципа квантовой механики, требующего сохранения полной вероятности и информации в эволюции системы
Перспективы проверки на новых установках
Модель получит дальнейшую проверку после апгрейда детектора ALICE на БАК и на строящемся Электрон-ионном коллайдере (EIC), который позволит более детально изучать плотные глюонные системы
Текст сгенерирован с использованием ИИ
