Ученые, работающие с детектором ALICE на Большом адронном коллайдере, нашли новые подтверждения того, что особое состояние материи может возникать даже при небольших столкновениях частиц. В ходе экспериментов исследователи сталкивали протоны друг с другом, а также с ядрами свинца. Выяснилось, что при рождении большого числа новых частиц разные их виды начинают вести себя по-разному. Подобное явление ранее замечали только при столкновениях тяжелых элементов.
Основой всей известной материи, включая протоны и нейтроны, являются кварки. Их удерживают вместе другие частицы, которые называют глюонами. Наука предполагает, что в самые первые мгновения после зарождения Вселенной вещество представляло собой кварк-глюонную плазму. Это невероятно горячая и плотная среда, в которой составные частицы не связаны друг с другом и перемещаются абсолютно свободно.
Долгое время эту плазму изучали только с помощью столкновений тяжелых ядер, так как в них гораздо легче воссоздать условия ранней Вселенной. Однако в последние годы следы этого необычного состояния стали замечать и при более простых столкновениях протонов. Еще в 2017 году физики видели странности в поведении частиц, но тогда этого не хватило для окончательных выводов о существовании плазмы.
Группа исследователей под руководством Кая Оливера Шведа детально изучила, как именно разлетаются частицы после столкновений при высоких энергиях в 13 и 5 тераэлектронвольт. Ученые убрали все побочные данные и выбросы, чтобы проследить исключительно за совместным движением материи. Оказалось, что при показателях энергии выше 3 гигаэлектронвольт тяжелые и легкие виды частиц начинают четко разделяться в пространстве и двигаться по разным траекториям.
Полученные результаты сравнили с различными компьютерными расчетами. Лучше всего реальную картину описала модель, в которой материя сначала ведет себя как расширяющаяся жидкость, а уже потом ее элементы объединяются в привычные частицы. Те теории, которые не учитывали этот жидкий этап, не смогли объяснить поведение частиц даже в общих чертах. Из этого исследователи сделали вывод, что стадия текучей плазмы действительно может возникать при столкновениях малых частиц, сообщает портал N+1.