Может ли странное поведение мистических частиц из ускорителя частиц раскрыть тайну Большого взрыва?

Мистические частицы могут раскрыть тайны Большого Взрыва

Частицы, которые называются кварками, или очаровательными кварками, демонстрируют удивительный тип взаимодействия с соседними субатомными частицами. Наблюдение за этим явлением позволяет лучше понять условия, которые существовали в начальный период сразу же после Большого взрыва. Тогда вселенная была переполнена этаким супом из элементарных частиц, а также возможно, имела несколько иную физику, чем та, которая известна ученым на сегодняшний день.

Странное поведение шарм-кварков было впервые обнаружено в ионном коллайдере Брукхейвенской национальной лаборатории. Тогда как раз наблюдали за тем, какие были эти триллионные доли секунды после Большого взрыва. Ключом к новому исследованию является Heavy Flavor Tracker – установка из ультрачувствительных фотоприемников типа тех, что можно найти в цифровых камерах. Благодаря использованию HFT ученым удалось напрямую измерить поведение кварков, как только те вылетели из огненного шара в триллион градусов, чтобы воссоздать первые моменты формирования вселенной.

Чтобы воссоздать эти первобытные условия, RHIC – ионный коллайдер – выстреливает атомами золота примерно со скоростью света. Когда эти атомы сталкиваются, они распадаются на некий суп из элементарных частиц, который еще называют кваркглюонной плазмой. Кварки формируют более знакомые частицы: протоны с нейтронами. Ну, а глюоны остаются носителями сильнейшей ядерной силы, которая удерживает эти кварки вместе.

Сегодня кварки со своими антиматериями подразделяются на шесть видов и имеют свои довольно привлекательные названия: верхние, нижние, доньевые (низовые, основные), верхушечные, странные и очаровательные – если делать прямой перевод с английского. У них различные массы. К примеру, верхние кварки и нижние, составляющие протоны с нейтронами, считаются самыми легкими. Затем идут шарм-кварки – самые тяжелые. Они никогда самостоятельно не образуются на Земле. Вот почему, так нужен ускоритель частиц, который дает возможность их получить и изучить.

Ученые обнаружили, что в процессе огненного столкновения образуется и такая частица, как D-ноль. Она состоит из шарм-кварка и антиверхнего кварка. Эти D-ноль частицы продвигаются лишь на доли миллиметра до того, как исчезнуть, то есть распасться на другие частицы: каоны и пионы. Эти новые образования и можно увидеть при помощи HFT.

Но удивительным является не само существование D-ноль частиц, а то, что кваркглюонная плазма сумела захватить их. Хотя предыдущие экспериментальные модели показывали, что D-ноль частица слишком тяжелая, чтобы взаимодействовать с кварками и глюонами в плазме. Пока что считалось, что D-ноль вылетает и движется слишком быстро, чтобы дать возможность силам плазмы начать с ней взаимодействовать. Да и сама реакция не длится достаточно долго, чтобы обеспечить возможность длительного взаимодействия.

В реальности плазма обладает слишком уж низкой вязкостью. И будь она жидкостью, то свободно бы текла.

Новые открытия и наблюдения помогут ученым найти новые стороны физики и изучить их. Можно открыть новые законы и понять последствия тех сил, о которых уже хоть что-то известно.

Популярные материалы