Ученые CERN получили новые доказательства того, что кварк-глюонная плазма обладает выраженными жидкостными свойствами. Исследование показало, что отдельные кварки, проходя через эту экстремальную форму материи, создают волновые возмущения, напоминающие рябь на воде. Такой эффект подтверждает представление о кварк-глюонной плазме как о плотной и текучей среде, а не о разрозненном наборе частиц.
Кварк-глюонную плазму физики воссоздают на Большом адронном коллайдере в CERN, сталкивая тяжелые ионы почти со скоростью света. Это состояние материи существовало в первые микросекунды после Большого взрыва и представляло собой горячий «суп» из кварков и глюонов при температурах в триллионы градусов. Плазма возникает лишь на крайне короткое время, но даже за эти доли секунды ученым удается извлекать информацию о ее свойствах.
Группа физиков из MIT, работающая в CERN, разработала новый метод анализа экспериментальных данных, который позволил напрямую проследить взаимодействие одиночного кварка с плазмой. В ходе работы исследователи обнаружили признаки волновых эффектов, возникающих при движении кварка сквозь среду. Ранее предполагалось, что кварк-глюонная плазма должна реагировать на пролетающие частицы как единая жидкость, и новые результаты подтвердили эту гипотезу.
Для анализа использовались данные детектора CMS, одного из основных универсальных детекторов Большого адронного коллайдера. Физики отбирали редкие события столкновений ионов свинца, в которых одновременно рождались кварк и Z-бозон, разлетающиеся в противоположные стороны. Z-бозон практически не взаимодействует с плазмой, что позволило использовать его как ориентир и выделить след, оставленный кварком.
Из примерно 13 миллиардов зарегистрированных столкновений ученые проанализировали около двух тысяч подходящих событий и обнаружили характерные волновые картины, соответствующие теоретическим предсказаниям. Полученные результаты открывают новые возможности для изучения кварк-глюонной плазмы и позволяют точнее понять, как вела себя материя в самые первые мгновения существования Вселенной.
