Эксперимент "Феникс" и "философский камень"

Американские физики, работающие на коллайдере RHIC, сообщили, что им удалось найти "философский камень". А если точнее — вплотную подобраться к возможной точке фазового перехода первородной кварк-глюонной плазмы в обычную материю. Именно в ней из "каши", состоящей из отдельных частиц 14 миллиардов лет тому назад началось формирование вещества.

Напомним, что кварк-глюоная плазма — это такое состояние материи, когда в ней уже (или еще, если смотреть от Большого взрыва) нет отдельных протонов и нейтронов, а составляющие их частицы, кварки и глюоны, свободно гуляют по всему объему плазмы. В обычных условиях добиться этого невозможно, ибо для того, чтобы "разобрать" протон или нейтрон на кварки, нужно приложить большие усилия. При этом мерзкие кварки словно издеваются над экспериментаторами — чем сильнее те их "растаскивают", тем сильнее становиться взаимодействие между ними (переносчиком которого, как мы помним, являются те самые глюоны).

Однако, даже если этот эксперимент и удастся, то все равно в свободном состоянии кварки просуществуют недолго — настолько недолго, что экспериментатор толком и изучить их не успеет. Эти зловредные частицы обладают еще одной неудобной для физиков особенностью — оказавшись в одиночестве, кварк моментально порождает себе "напарника" (используя энергию, образовавшуюся при "растаскивании"), а также глюон — чтобы "коллега" не вздумал убегать. Словом, сколько кварки не растаскивай, все равно они опять слипнутся.

Читайте также: Ученые из Дубны защитят покорителей Марса

Тем не менее, на короткие моменты состояние вещества, близкое к настоящей кварк-глюоной плазме, получить все-таки можно. Для этого всего-то нужно нагреть атомное ядро до температуры, превышающей 2 триллиона градусов (175 МэВ в энергетических единицах). Кстати, в космосе подобное, видимо, случается — недаром астрофизики утверждают, что некоторые звезды на последних этапах своей эволюции представляют собой объекты, сплошь состоящие из этой плазмы. Однако в земных условиях, сами понимаете, добиться такой температуры (и не спалить при этом лабораторию, а также близлежащий наукоград) весьма и весьма непросто.

Поэтому ученые все-таки поступают по-другому — они исследуют кварк-глюоную плазму на релятивистских ускорителях тяжелых ионов. Например, на американском RHIC или на дубнинском нуклотроне. Эти коллайдеры, в отличие от БАК или "Тэватрона", не могут обеспечить больших энергий столкновения частиц, однако этого и не нужно — ведь при таких энергиях разогнанные частицы просто проходят друг сквозь друга. А при не особенно больших столкнувшиеся тяжелые ионы на какое-то время образуют ту самую желанную "кашу", состоящую из кварков, приправленных глюонами.

Я думаю, многих из вас уже мучает вопрос — а для чего этим неугомонным физикам вдруг понадобилась данная неуловимая плазма? Не проще ли плюнуть на нее и заняться исследованием чего-то более доступного и для хозяйства полезного? Дело в том, что, согласно теории Большого взрыва, еще 14 миллиардов лет тому назад вся Вселенная состояла не из обычного вещества, а из той самой плазмы. Однако потом (не совсем понятно, почему) кварки при помощи глюонов стали слипаться и в результате образовали барионы, среди которых наиболее устойчивыми оказались протоны и нейтроны.

И если удастся понять, почему и как это случилось, то человечество получит тот самый "философский камень", о котором так долго мечтали алхимики — люди смогут создать любое вещество из разных наборов частиц. Но перед тем, как разгадать секрет рождения современной материи, нужно сперва понять, где именно находиться та самая точка фазового перехода — совокупность условий, при которых кварки начали слипаться в барионы.

И вот недавно американские ученые, работающие на коллайдере релятивистских ионов RHIC, заявили, что им, похоже, удалось определить, где проходит эта граница. В ходе эксперимента PHENIX они обнаружили, что кварки, проходящие через вещество, при энергиях столкновения 39 ГэВ быстро теряют энергию, взаимодействуя с кварк-глюонной плазмой. Таким образом, стало ясно, что зона раздела фаз, разграничивающая кварк-глюонную плазму и обычную материю, проходит именно в данной области энергий. Это значение маркирует зону равновесия, аналогичную температуре при значении 0 градусов Цельсия, при которой одновременно могут сосуществовать и вода, и лед.

В то же время из-за громадной сложности вычислений в квантовой хромодинамике теоретики пока еще не пришли к согласию на предмет того, где находится сама граница между кварк-глюонной плазмой и обычной материей (ведь экспериментаторы пока что нашли только "приграничный район"). Некоторые скептики даже высказывают предположение, что четкой границы, в отличие от случая с водой и льдом, вообще не существует. Но экспериментаторы, работающие на RHIC, утверждают, что полученные данные говорят о возможном наличии такой границы в области энергий, равных где-то 20 ГэВ. Правда, они сразу же добавляют, что для уточнения этих значений потребуются дополнительные эксперименты.

Читайте также: Обнаружен ключик тонкой настройки Вселенной

Тем не менее, то, что физикам удалось найти хотя бы следы этой границы — уже весьма большое достижение, сравнимое с обнаружением на БАКе следов бозона Хиггса. Теперь, по крайней мере, область поиска весьма и весьма сузилась. Так что не исключено, что та самая таинственная фазовая точка будет определена уже в ближайшее время. После чего одной загадкой Вселенной станет меньше, а возможностей у человечества явно прибавится…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

 Нажми «Нравится»и читай нас в Facebook
Комментарии
Завидуй, провинция: московские учителя получают 100-тысячные зарплаты
Звезды-рестораторы и их заведения
ВКС России снова "побрили" флот коалиции у Сирии
Глава Совета Европы резко потребовал от России уплаты взноса
Черноморский флот "показал класс" авианосной группе США у Сирии
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Глава Совета Европы резко потребовал от России уплаты взноса
Пранкер-трупоед Вольнов устроился на работу "Миротворцем"
Генерал ФСБ предположил, кто мог быть заинтересован в смерти Скрипаля
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Лукашенко пригрозил расстреливать воров "как в 90-е"
В последний момент: как Путин и ФСБ спасли "Роснано" от Чубайса
Кто в России получит "уголовку" за исполнение санкций США
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Депутаты Государственной Думы готовятся вызвать Эльвиру Набиуллину на жесткий разговор
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Мнение: Россия получила преимущество после удара США по Сирии
Чем России грозит резолюция ПАСЕ по Донбассу
Украинцы обнаружили "трещины" в опорах Крымского моста