Физики ЦЕРН воссоздали кварк-глюонную плазму на ядрах кислорода и неона

Физики на Большом адронном коллайдере только что устроили микроскопический «Большой взрыв», и форма образовавшейся капли материи напомнила им кеглю для боулинга. Звучит как курьез, но за этим стоит настоящий прорыв, который ломает старые представления о ранней Вселенной. Международная команда проекта ALICE (ЦЕРН) совместно с учеными Копенгагенского университета разогнала и столкнула ядра кислорода и неона. В первые мгновения после удара образовался сгусток кварк-глюонной плазмы — того самого «супа» из элементарных частиц, который заполнял космос спустя микросекунды после Большого взрыва. Это удавалось делать и раньше, но всегда был нюанс: считалось, что для такого нужны тяжелые ядра вроде свинца. Новый эксперимент доказал — это не обязательно. ## Почему это ломает старые учебники Десятилетиями физики били свинцом по свинцу, чтобы получить долгоживущую плазму. Считалось, что только массивные столкновения создают достаточно энергии и объема для ее образования. Новое исследование, опубликованное в Physical Review Letters, отправляет этот стереотип на свалку истории.

Малые системы (кислород и неон) тоже способны порождать эту экзотическую материю. Но есть подвох: капли плазмы настолько малы, а живут так мало, что увидеть их напрямую невозможно.

Ученые пошли обходным путем. Они проанализировали траектории вторичных частиц, в которые плазма превращается при остывании. И вот тут началось самое интересное. ## Эффект кегли: форма имеет значение Разлет осколков оказался не хаотичным. Он строго повторял геометрию исходного ядра. Круглый кислород дал симметричную карту разлета. А вот неон-20, который от природы вытянут и асимметричен, при столкновении «растянул» узор частиц. Форма этого узора в точности напомнила авторам работы силуэт кегли для боулинга.

Личное наблюдение: я слежу за новостями из ЦЕРН давно, но впервые вижу, чтобы форму ядра сравнивали со спортивным инвентарем. Обычно это сферы или эллипсоиды. А тут — кегля. Это не просто забавная метафора, а прямое доказательство того, что форма ядра влияет на то, как рождается и остывает плазма.

## Как это работает (и зачем вам это знать) Суть проста: кварк-глюонная плазма — это состояние материи, в котором кварки и глюоны (фундаментальные частицы) существуют свободно, а не заперты внутри протонов и нейтронов. Чтобы получить ее, нужно сжать энергию в крошечной точке. Раньше думали, что для этого нужен «большой котел» из свинца. Теперь выяснилось, что достаточно и маленькой «кастрюльки». Разница в том, что в малых системах плазма живет настолько недолго, что ее свойства приходится восстанавливать по «следам» — вторичным частицам. Именно эти следы и показали, что форма исходного ядра напрямую определяет геометрию разлета. ## Два новых направления для науки Это открытие дает науке две важные вещи: 1. **Новые границы миниатюризации.** Теперь физики знают, насколько компактной может быть система для воссоздания материи ранней Вселенной. Это ключ к пониманию того, как плазма превращалась в обычное вещество — звезды, планеты и нас с вами. 2. **Инструмент для изучения формы ядер.** Вопрос о форме атомных ядер мучает ученых больше семидесяти лет. Эту тему разрабатывал еще Оге Бор, получивший Нобелевскую премию в 1975 году. Теперь у физиков есть новый способ «фотографировать» ядра — через их столкновения. ## Что дальше Ученые не собираются останавливаться. Следующая цель — найти абсолютный минимум массы для создания плазмы. Для этого они планируют провести опыты с еще более легким элементом — гелием-4. Мое мнение: это блестящий пример того, как в науке работает неожиданность. Мы искали одно — а нашли новый метод изучения формы ядер. И то, что форма неона-20 оказалась похожа на кеглю, — не просто курьез. Это прямое указание на то, что геометрия ядра — не абстракция из учебника, а физическая величина, которую можно измерить в эксперименте. Через несколько лет, глядя на карту разлета частиц, мы сможем с уверенностью говорить о форме ядер, которые невозможно увидеть даже в самый мощный микроскоп. Раньше это казалось фантастикой. Теперь это рабочий план.

По материалам: iXBT