Новые данные о материи на стадии ранней вселенной
Опыты с тяжелыми ионами на БАК в ЦЕРН улучшили познание ранней Вселенной. В совместных опытах на установках ALICE, ATLAS и CMS (Compact Muon Solenoid) взяты новые информацию о природе материи, которая, возможно, существовала в первые моменты ее образования. Новые открытия, по большей части, базируются на четырехнедельной работе БАК с ионами свинца в 2011 г., в течение которой было собрано в 20 раза больше данных, чем в 2010 г.
Сразу после Громадного взрыва, глюоны и кварки – базисные блоки материи – не были заключены в составных частицах, таких как протоны либо нейтроны, как это отмечается сейчас. Они двигались вольно в состоянии материи, известном как кварк-глюонная плазма. Столкновение ионов свинца в БАК на миг воссоздали условия, подобные тем, каковые были на этапе ранней Вселенной.
Опыты с миллиардами этих столкновений разрешили сделать более правильные измерения особенностей материи в таких экстремальных условиях.
«Область физики тяжелых ионов есть фундаментальной для изучения особенностей материи на стадиях ранней Вселенной, одного из главных вопросов фундаментальной физики, для ответа которых и был выстроен БАК», – сообщил председатель совета директоров ЦЕРН Рольф Хойер (Rolf Heuer).
Опыты на ALICE предоставили новые результаты по всем нюансам эволюции высокоплотной очень сильно взаимодействующей материи в пространстве-времени.
Ответственным было изучение «очарованных частиц», каковые содержат очарованный и антиочарованный кварки. Очарованные кварки в 100 раз более тяжелые, чем верхний и нижний, каковые образуют обычную материю, значительно замедляются при прохождении через кварк-глюонную плазму, предоставляя ученым неповторимый инструмент для изучения их особенностей.
Физики, трудящиеся на ALICE, сказали об указании на то, что поток плазмы такой сильный, что тяжелые очарованные частицы тормозятся им. Наряду с этим имеется указания, что их энергия значительно уменьшается до тепловой, что влечет рекомбинацию очарованного и антиочаровнного кварков в чармоний – частицу, складывающуюся из антикварка и очарованного кварка.
В 1980-х распад чармония было предложено разглядывать как прямую сигнатуру образования кварк-глюонной плазмы, и о первых указаниях этого распада сообщалось при опытах с фиксированной мишенью на протонном суперсинхротороне (SPS) в 2000 г. Более высокие энергии, достижимые на БАК, в первый раз сделали вероятным изучение аналогичных очень сильно связанных состояний более тяжелых прелестных кварков.
Высказывались догадки, что в зависимости от их энергии связи, кое-какие из этих состояний будут «расплавляться» до состояния плазмы, в то время как другие «выживут» при экстремальных температурах. Опыт на CMS светло указал на ожидаемое последовательное подавление состояний кваркониума (пары кварк-антикварк).
«Мы вошли в новую фазу, в которой мы не только можем замечать явление кварк-глюонной плазмы, но можем кроме этого делать точные измерения, применяя разнообразные детекторы, – сообщил Фабиола Джанотти (Fabiola Gianotti), представитель ATLAS. – Эти изучения внесут большой вклад в отечественное познание ранней Вселенной».