В CERN впервые получили кварк-глюонную плазму в столкновениях лёгких ядер
Автор: Марта Баринова Физики эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере CERN впервые показали, что кварк-глюонную плазму можно получить не только при столкновении тяжёлых ядер, но и в соударениях более лёгких. В новых экспериментах сталкивались ядра кислорода-16 и неона-20 почти со скоростью света, а затем возникали краткоживущие состояния материи, похожие на те, что существовали в первые мгновения после Большого взрыва.
Кварк-глюонная плазма — это сверхгорячая и плотная материя, в которой кварки и глюоны ещё не связаны в протоны и нейтроны. Из этого состояния по мере расширения и охлаждения Вселенной сформировались частицы, а затем и атомы. На Большом адронном коллайдере подобные условия существуют лишь очень недолго, в момент столкновения атомных ядер.
До этого считалось, что для появления такого состояния особенно важны тяжёлые ядра, например свинец. Результаты экспериментов с кислородом и неоном показали, что порог находится заметно ниже по массовому числу. Руководивший работой доцент Института Нильса Бора Юй Чжоу сказал, что физики проверили, насколько маленьким может быть ядро, способное породить такую «первичную» материю.
Как форма ядра проявилась в столкновениях
Эксперименты также позволили увидеть, как форма исходного ядра отражается в распределении частиц после остывания плазмы. Ядра кислорода-16, близкие к сферическим, давали более округлые картины движения частиц. Ядра неона-20, которые вытянуты сильнее, приводили к удлинённым структурам.
По словам соавтора Эмиля Горма Дальбека Нильсена, это похоже на наблюдение тени. Такой подход даёт физикам информацию не только о кварк-глюонной плазме, но и о форме атомных ядер. Он дополняет привычные методы ядерной физики, где структуру ядер изучают на меньших энергиях по их вращениям и колебаниям.
Форма ядра связана с расположением протонов и нейтронов и с их взаимодействием, в котором важную роль играет сильное взаимодействие, одна из четырёх фундаментальных сил природы. Авторы работы также напомнили о традиции института Нильса Бора: в 1975 году Оге Бор получил Нобелевскую премию за исследования структуры атомного ядра. Теперь эту структуру можно изучать на другом энергетическом уровне, по «отпечатку» в продуктах столкновения.
Следующий шаг команды — эксперименты с ещё более лёгкими ядрами, в том числе с гелием-4. Учёные хотят определить нижнюю границу, при которой столкновение ещё способно создать кварк-глюонную плазму.
