Получен сгусток самого раскаленного вещества на Земле – и даже измерена его температура. Четыре триллиона градусов. Достаточно для того, чтобы расплавить даже некоторые элементарные частицы.
Ученые, работающие на коллайдере RHIC, 3,9-километровом круговом ускорителе частиц, сумели, столкнув ионы золота, не просто получить «суп» из субатомных частиц, но и сделать ряд довольно интересных находок. И главная из них – возможный ответ на весьма интригующий вопрос о фундаментальной асимметрии Вселенной. А именно, отчего сегодня, миллиарды лет спустя после Большого взрыва, в котором, по расчетам, должно было образоваться равное количество материи и антиматерии, материя явно доминирует во Вселенной? Как получилось, что материя победила в этом глобальном противостоянии?
«Эта асимметрия – критически важный фактор нашего существования», - поясняет работающий в BNL и занятый на этих экспериментах Дмитрий Харзеев. Еще 5 лет назад он с коллегами сообщили о том, что им удалось приблизиться к пониманию структуры «супа» расплавленных протонов и нейтронов, который они научились получать на ускорителе RHIC, с колоссальными энергиями сталкивая золотые ионы.
Напомним, что протоны и нейтроны (в отличие от электронов) – составные частицы, состоящие из набора субатомных частиц, кварков и глюонов. Врезаясь друг в друга с энергией 200 ГэВ, ядра атомов золота распадаются на эти составные части, образуя «кварк-глюонную плазму». Еще в 2005 г. ученые показали, что плазма эта ведет себя, как идеальная жидкость, частицы которой «текут» друг относительно друга совершенно без всякого трения.
А недавно та же группа ученых рапортовала об успешном измерении температуры этого вещества, и она действительно впечатляет. Это даже не адская жара: в недрах взрывающейся сверхновой на порядок «прохладнее». На Солнце холоднее в сотни тысяч раз. Конечно, при таком нагреве ученые не могли просто воткнуть в плазму термометр. Вместо этого было проведено измерение энергии испускаемых плазмой гамма-лучей и, исходя из этой величины, вычислена и температура «субатомного супа».
Такой «суп» представляет собой, насколько мы себе представляем космологию, условия, существовавшие во Вселенной спустя микросекунду после Большого взрыва, когда «обычные» частицы (сегодня составляющие атомы) и частицы-переносчики взаимодействий еще не разделились и были перемешаны в единой перераскаленной плазме. Но самое интересное начинается дальше.
Мельчайшие квантовые флуктуации, неоднородности, «пузырьки» в этой плазме могли сыграть ключевую роль в дальнейшей эволюции всей громадной Вселенной. И в частности, определить результат битвы между веществом и антивеществом.
Если в теории материя и антиматерия оказывались в равных условиях, то ни одна не должна была бы иметь преимуществ. Но оказалось, это не совсем так. Как показали ученые, при столкновении ядер формируются довольно мощные магнитные поля, которые приводят к разделению кварков в зависимости от их электрического заряда. Это уже создает неравные условия, и обычная материя внутри этих неоднородностей получает первое преимущество. Дальнейшее – «дело техники».
