В журнале Science появился обзор итогов фундаментальных исследований на субатомном уровне, подготовленный при участии университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук и Центра математических наук университета Дьюка (Северная Каролина).

С 2000 года на коллайдере релятивистских ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США) и позже – Большом адронном коллайдере (ЦЕРН) проводилась серия экспериментов по изучению протоматерии. В ходе исследований предпринимались попытки воссоздать в микромасштабе экстремальные условия, возникшие сразу после Большого Взрыва.

При столкновении в ускорителях элементарных частиц тяжёлых ионов на субсветовых скоростях они разогреваются до температуры более 4 ? 1012 К (абсолютный температурный рекорд). При таком столкновении разрушается не только ядро, но и составляющие его нуклоны, образуя кварк-глюонную плазму (КГП).

Фазовая диаграмма перехода адронной материи к состоянию кварк-глюонной плазмы и области возможных исследований на ускорителях элементарных частиц (изображение Брукхейвенской национальной лаборатории)

Эта плазма из фундаментальных частиц и переносчиков взаимодействий существовала на самом раннем этапе развития Вселенной. Сейчас она может образовываться только в нейтронных звёздах или искусственных условиях, создаваемых на пределе технических возможностей.

С 2010 года на БАК тоже выполняются эксперименты с тяжёлыми ионами, в результате которых энергию столкновения удалось повысить в 14 раз по сравнению с результатами RHIC. В таких условиях помимо основной пары кварков (верхнего и нижнего), составляющих протоны и нейтроны, было получено экспериментальное подтверждение существования других фундаментальных частиц. Несмотря на разницу в мощности, RHIC ещё остаётся востребованным инструментом, так как при меньшей мощности он позволяет проводить более разнообразные эксперименты.

Реклама на Компьютерре

Изучение КГП крайне важно не только для понимания квантовых процессов, но и для развития науки в целом. Практически каждый экспериментальный результат даёт богатую пищу для осмысления, внесения корректив в текущие представления и выведение стройной всеобъемлющей теории.

Вместо ожидаемого первоначально проявления свойств идеального газа, КГП продемонстрировала поведение, характерное для жидкости с предельно низкой вязкостью и практически не испытывающей трения. Эмпирические данные согласуются с описанием КГП в рамках теории струн. Это подтверждает её состоятельность, однако математически корректная модель всё ещё мало способствует пониманию физических основ наблюдаемых явлений.

13 – 18 августа накопленные результаты будут обсуждаться на 23-ей международной конференции The Quark Matter для специалистов в области экспериментальной и теоретической физики, проводящейся с 1982 года.

В преддверии презентации часть материалов опубликована на сайте университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук.