Кварки оставляют вихревые следы в кварк-глюонной плазме
Физики Большого адронного коллайдера ЦЕРН впервые получили чёткие прямые свидетельства, что сверхгорячий «первичный суп», заполнявший Вселенную в первые микросекунды после Большого взрыва, ведёт себя как жидкость, колеблясь и закручиваясь в ответ на движение быстрых частиц — подобно ряби, образуемой за плывущей уткой.
Команда под руководством профессора MIT Йен-Цзе Ли применила новый метод для отслеживания того, как отдельные кварки оставляют вихревые следы, проносясь через кварк-глюонную плазму (КГП) — смесь фундаментальных частиц с температурой в триллионы градусов, существовавшую в первые микросекунды Вселенной после Большого взрыва.
Результаты, опубликованные 28 января в журнале Physics Letters B и анонсированные MIT News, предоставляют первые прямые свидетельства того, что КГП реагирует на движение кварков как сильно связанная жидкость, а не как слабо взаимодействующая газовая среда.
Новый метод наблюдения следа кварка
«Изучение того, как вихри от кварков распространяются и взаимодействуют, даст нам новые сведения о свойствах кварк-глюонной плазмы», — говорит Йен-Цзе Ли. «С этим экспериментом мы фактически делаем снимок первичного кваркового супа».
Предыдущие попытки фиксировать следы кварков с помощью пар кварк-антикварк не позволяли наблюдать отдельные вихри, потому что потоки одной частицы маскировали другие. Команда Ли использовала Z-бозоны — нейтральные частицы, которые проходят через плазму почти без взаимодействия — в качестве «меток» для высокоэнергетичных кварков.
Совместно с группой профессора И Чена (Университет Вандербильта) физики проанализировали 13 миллиардов событий CMS и отобрали около 2000 случаев с Z-бозоном. В каждом случае картировали энергию плазмы и обнаруживали жидкоподобные всплески и вихри вокруг траектории Z-бозона — чистый след движения кварка через плазму.
Подтверждение теоретических предсказаний
Наблюдения полностью совпадают с гибридной моделью Раджагопала (MIT), которая предсказывала, что КГП будет реагировать на проносящиеся кварки как жидкость, создавая рябь и вихри.
Данные CMS дополняются результатами ATLAS, которые на прошлой неделе измерили радиальное расширение плазмы при столкновениях свинца — также фиксируя жидкоподобное поведение КГП.
Значение для понимания ранней Вселенной
Кварк-глюонная плазма является первой жидкостью во Вселенной и одновременно самой горячей жидкостью, когда-либо существовавшей: температура достигала триллионов градусов. За микросекунды она остыла, а кварки с глюонами слились в протоны, нейтроны и другие фундаментальные частицы, из которых состоит материя сегодня.
«Мы получили первые прямые свидетельства того, что кварк действительно тянет за собой больше плазмы по мере своего движения. Это позволит нам изучать свойства и поведение этой экзотической жидкости с беспрецедентной детализацией», — говорит Йен‑Цзе Ли.
Комментариев нет:
Отправить комментарий