Капли идеальной жидкости из света? Новое открытие в Большом Адронном Коллайдере

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В недрах Большого адронного коллайдера, этого гиганта современной науки, скрывается тайна, способная перевернуть наши представления о материи. Ученые, работающие с потоками субатомных частиц, столкнулись с невероятным феноменом: возможно, столкновения фотонов, частиц света, с тяжелыми ионами приводят к образованию микроскопических капель кварк-глюонной плазмы.

Эта плазма, представляющая собой экзотическое состояние материи, существовала лишь в первые мгновения после Большого взрыва. Сегодня ее можно получить в лабораторных условиях, сталкивая тяжелые ионы, например, свинца или золота, на огромных скоростях. При этом высвобождается колоссальная энергия, достаточная для того, чтобы «расплавить» протоны и нейтроны, освободив составляющие их кварки и глюоны. В результате образуется кварк-глюонная плазма — жидкость, обладающая практически нулевой вязкостью, близкая к идеальной.

Кварк-глюонная плазма в БАК, вольная интерпретация
Кварк-глюонная плазма в БАК, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Однако новое открытие ставит под сомнение наши представления о необходимой для этого энергии. Ведь фотоны, хоть и обладают энергией, но ее значительно меньше, чем у тяжелых ионов. Представьте себе бросок спички в айсберг: разве можно ожидать, что он растопит хотя бы малую его часть? Казалось бы, энергии фотонов недостаточно, чтобы разрушить связи внутри ядер и высвободить кварки и глюоны.

Тем не менее, экспериментальные данные, полученные на БАК, свидетельствуют об обратном. При столкновениях фотонов с ионами свинца наблюдается характерный эллиптический рисунок распределения частиц, который является отличительной чертой кварк-глюонной плазмы.

Объяснение этого парадокса может скрываться в глубинах квантовой физики. Согласно ей, два фотона могут взаимодействовать и порождать кварк и антикварк. Прежде чем аннигилировать, они могут образовывать нестабильную промежуточную частицу — ро-мезон. Именно столкновение ро-мезона с ионом свинца, возможно, и приводит к образованию кварк-глюонной плазмы.

Схематическое изображение области взаимодействия, образовавшейся в первые мгновения после столкновения тяжелых ионов с высокими энергиями в ускорителе
Схематическое изображение области взаимодействия, образовавшейся в первые мгновения после столкновения тяжелых ионов с высокими энергиями в ускорителе
Автор: By AlekseyfromMSU — Own work, CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Для подтверждения этой гипотезы теоретики разрабатывают сложные математические модели, основанные на гидродинамике. Предварительные результаты показывают, что моделирование таких столкновений дает результаты, согласующиеся с экспериментальными данными.

Это открытие имеет огромное значение для понимания фундаментальных законов природы. Оно позволяет предположить, что кварк-глюонная плазма может образовываться не только в экстремальных условиях первых мгновений Вселенной, но и в результате столкновений частиц света с тяжелыми ионами. Это открывает новые возможности для изучения этого экзотического состояния материи и позволяет нам приблизиться к разгадке тайны происхождения Вселенной.

Дальнейшие исследования на БАК и других ускорителях, таких как RHIC и строящийся электрон-ионный коллайдер, позволят получить более точные данные и подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. Впереди нас ждет захватывающее путешествие в мир субатомных частиц, где свет, возможно, способен порождать идеальную жидкость — ключ к пониманию самых ранних этапов эволюции Вселенной.

13 комментариев

Добавить комментарий

a
Новосибирцы еще в 80-х проектировали фотон-фотонные и фотон-электронные коллайдеры. У таких процессов сечения много выше, чем у обычных электрон-позитронных или кварковых столкновений.
658968600@vkontakte
Если отталкиваться от простого, есть спичка и есть 'охотничья' спичка, горение, а соответственно выделяемая энергия у них разные… Нужно искать разницу силы взаимодействия столкновения в изначальном состоянии частиц, сил на них влияющих во время эксперимента и расчётной итоговой при столкновении.
a
С силами в ускорителях никто не работает. Детекторы ловят энергии, импульсы (векторы, то есть с направлениями) и заряды.
H
Вселенную создал Аллах. Тему можно закрывать.
S
Меня до сих пор удивляет, что такой зоопарк частиц считается нормой, а не просчетом теории. Напоминает эпициклы. И к этим частицам еще свое отдельное поле. Ну как так то ученые? Я люблю науку, но видно же что сова на глобусе.
a
А что за зоопарк? Три поколения по два лептона и два кварка «для материи», три слабых бозона, восемь глюонов, фотон и бозон Хиггса для «взаимодействий материи». А остальное — составные вроде протона или нейтрона из трех кварков, связанных глюонами. Других частиц «зоопарка» не обнаружено.
Можно еще добавить античастицы, но и тут все будет не бесконечно.
Поначалу действительно был зоопарк из всяких пионов, лямда-гиперонов и прочих очарованных частиц. Но Гелл-Манн и Цвейг все классифицировали. Вроде того, как Линней разобрал на классы множество видов животных.
e
Ну это уже дофига, не находите? В сравнении с протон-нейтрон-электрон
a
Добавьте радиоактивность и космические лучи — и внезапно откроется то самое дофига.
e
а что добавляет радиоактивность? никаких новых частиц там нет
a
Например, кажущееся нарушение закона сохранения энергии в бета-распаде. Вот вам и новая частица.
S
«Эта плазма, представляющая собой экзотическое состояние материи, существовала лишь в первые мгновения после Большого взрыва.» Никто не может знать что точно было после взрыва, можно только предполагать! А они это пишут как факт!

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему молоко убегает из кастрюли, хотя вода при кипении ведёт себя иначе?

Знаете это чувство? Поставил молоко для каши, отвернулся буквально на секунду — телефон завибрировал, сообщение глянул, — а на плите уже вовсю разворачивается пенная драма....

Физики заставили пустоту рождать материю и антиматерию: как ультрахолодные атомы показали неуловимый процесс

В классической физике вакуум определяется просто — это пространство, в котором нет ни одной частицы вещества. Однако квантовая механика запрещает существование абсолютной пустоты....

Почему кремний-углеродные аккумуляторы могут навсегда изменить рынок смартфонов?

Знакома ситуация, когда к трем часам дня телефон уже жалобно просит розетку, а повербанк становится постоянным спутником в сумке? Мы привыкли мириться с тем, что ради тонкого и изящного корпуса...

Сельпо: почему сельские магазины в СССР называли именно так и что означало это название

В советское время в любой деревне и небольшом селе был свой магазин с вывеской «Сельпо». Фразы «Сбегай-ка в сельпо», «Что сегодня дают в сельпо?», «Сходи по хлеб в сельпо» были понятны всем....

Почему яйца иногда чистятся идеально, а иногда скорлупа отходит вместе с белком?

Наверняка каждый сталкивался с такой ситуацией: варишь яйца, вроде бы всё делаешь одинаково, но результат каждый раз разный. Одни чистятся буквально за несколько секунд, скорлупа отходит...

Термоядерный синтез 70 лет запускали не с того конца: как работает найденный учеными «короткий путь» к энергии будущего

Главная задача управляемого термоядерного синтеза — получить электричество за счет слияния легких атомных ядер, в первую очередь изотопов водорода: дейтерия и трития. Когда два таких...