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. 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.
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.