|
Плазма, которая может растопить законы Реальности
|
|
|
|
Даже самые мощные телескопы пока не смогли заглянуть достаточно далеко в прошлое, чтобы стать свидетелями событий, начиная с Большого взрыва. Но, разбивая атомы, можно создать плазму, которая существовала сразу после зарождения Вселенной.
|
|
|
|
В рамках эксперимента ATLAS в ЦЕРНЕ Большой адронный коллайдер (БАК) сейчас сталкивает ионы кислорода друг с другом, а вскоре то же самое произойдет и с ионами неона. Подобные тяжелые ионы могут создавать кварк-глюонную плазму, которая, как считается, существовала, когда Вселенная впервые взорвалась.
|
|
|
|
В те самые ранние моменты существования Вселенной все было необычайно горячим, и кварк-глюонная плазма при перегреве вела себя странным образом. Это происходит потому, что высокие температуры приводят к изменениям в сильном взаимодействии — одном из трех взаимодействий в стандартной модели физики элементарных частиц, которое невозможно объяснить каким-либо образом.
|
|
|
|
Сильное взаимодействие удерживает субатомные частицы вместе — протоны и нейтроны остаются целыми, потому что кварки, из которых они состоят, удерживаются на месте сильным взаимодействием (которое, в свою очередь, удерживает протоны и нейтроны вместе, образуя ядро атома). Эта критическая сила распространяется фундаментальными частицами, известными как глюоны, которые одновременно являются безмассовыми единицами энергии, не имеющими электрического заряда, и бозонами, которые вращаются с целыми числами (в отличие от фермионов, которые имеют нечетные полуцелые спины). Поскольку кварки и глюоны так прочно удерживаются вместе благодаря сильному взаимодействию, единственный способ их высвободить - это поднять температуру и плотность настолько высоко, что это может фактически расплавить протоны и нейтроны, из которых они состоят, создавая кварк-глюонную плазму.
|
|
|
|
|
|
|
ЦЕРН сталкивает ионы кислорода друг с другом — и повторяет этот процесс с ионами неона — потому что у них гораздо меньше протонов и нейтронов, чем у ионов свинца, которые обычно разбиваются при создании этой плазмы. Это означает, что кислород и неон будут образовывать более мелкие сгустки кварк-глюонной плазмы, которые, возможно, помогут понять, что происходит где-то между столкновениями более легких частиц (таких как протоны) в “холодных” условиях и более тяжелых частиц (таких как ионы свинца) в чрезвычайно горячих и плотных условиях.
|
|
|
|
Исследователи ЦЕРНА с нетерпением надеются понаблюдать за некоторыми специфическими потенциальными явлениями во время этих испытаний. Например, гашение струи происходит, когда струи частиц с высокой энергией начинают терять энергию при прохождении через кварк-глюонную плазму. (Ранее это наблюдалось с ионами ксенона и железа, но никогда с ионами кислорода или неона.) Если то, что предсказывали теории, действительно произойдет, результаты эксперимента ATLAS могут показать, насколько плотной должна стать кварк-глюонная плазма, чтобы началось гашение струи. Эти тесты также могли бы дать более полное представление об условиях, необходимых для образования плазмы, открыв пресловутый портал на 14 миллиардов лет назад, к тому, какими были условия после Большого взрыва.
|
|
|
|
Эти тесты могут даже дать исследователям новую информацию о потоках частиц, создаваемых субатомными частицами космического происхождения, которые сталкиваются с атомами кислорода и азота в атмосфере Земли. В этих взаимодействиях все еще много неизвестного, и столкновение протонов с ионами кислорода может воссоздать ситуации таким образом, чтобы ученые могли проанализировать их лично.
|
|
|
|
Источник
|
