Большой адронный коллайдер в ЦЕРН.
В ЦЕРН, европейской организации ядерных исследований в Швейцарии, атомные ядра могут разгоняться почти до скорости света и сталкиваться друг с другом. Эти столкновения создают крошечные капли кварк-глюонной плазмы — экстремального состояния материи, которое, как полагают, заполняло Вселенную в течение первой миллионной доли секунды после ее рождения.
Ученые долго считали, что для создания этой плазмы требуются столкновения очень тяжелых ядер атомов, например, свинца. Новые эксперименты специалистов Университета Копенгагена показывают, что гораздо меньшие ядра тоже могут генерировать первичную материю. Физики успешно создали ее, сталкивая ядра кислорода-16 и неона-20.
«Мы раздвинули границу того, насколько малыми могут быть атомные ядра, при этом все еще воссоздавая эту первичную материю — то, что можно назвать Маленьким Большим взрывом. Теперь мы знаем больше о фундаментальных условиях, необходимых для перехода материи в это экстремальное состояние», — говорит доцент Ю Чжоу, руководивший экспериментом в Институте Нильса Бора.
Когда атомные ядра сталкиваются на огромных скоростях, их составляющие могут превратиться в чрезвычайно маленькую каплю кварк-глюонной плазмы. Капля существует лишь крошечную долю секунды, прежде чем расшириться и превратиться в другие частицы. Ученые не могут наблюдать саму плазму напрямую — вместо этого они измеряют частицы, которые появляются сразу после, и изучают их движение.
Демонстрация столкновений неона-20 и кислорода-16 на Большом адронном коллайдере ЦЕРН.Оказалось, что паттерны движения частиц сохраняют информацию об исходной форме сталкивающихся ядер. Столкновения двух ядер кислорода создают относительно округлый паттерн, в то время как столкновения с участием неона создают характерный паттерн в форме кегли для боулинга.
«Частицы первичной материи напрямую управляются геометрической формой атомного ядра. Это немного похоже на то, как свет, падающий на объект, создает его тень. Вы не можете видеть объект напрямую, но его тень раскрывает его форму. Таким же образом движение частиц раскрывает геометрическую форму атомных ядер, присутствовавших в начале столкновения», — объясняет соавтор исследования, постдок Эмиль Горм Дальбек Нильсен.
Этот подход переворачивает традиционную стратегию изучения структуры ядер. Вместо того чтобы бережно исследовать ядра при низких энергиях, ученые сталкивают их на максимально высоких энергиях и реконструируют их форму по оставленным следам. Команда планирует провести дополнительные эксперименты с еще более легкими ядрами, в частности, с гелием-4, чтобы определить минимальный размер системы, способной производить кварк-глюонную плазму.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
