Физики нашли следы кварков в материи ранней Вселенной

Физики из Массачусетского технологического института впервые напрямую увидели, как отдельный кварк оставляет след в кварк-глюонной плазме. Результаты работы опубликованы в журнале Physics Letters B. Об этом пишет Известия.

В первые мгновения после рождения Вселенной материя пребывала в особом состоянии — кварк-глюоновой плазме. Кварки и глюоны двигались при температуре в несколько триллионов градусов. По мере расширения и охлаждения из них сложились протоны, нейтроны и прочие частицы, из которых состоит окружающий мир. Сегодня такую плазму воссоздают на Большом адронном коллайдере, сталкивая тяжёлые ионы, разогнанные почти до скорости света.

Живут полученные капли меньше одной квадриллионной доли секунды, поэтому напрямую их не рассмотреть. О свойствах судят по распределению частиц, разлетающихся после столкновения.

Профессор физики Йенджи Ли рассказал, что раньше следы искали по парам кварка и антикварка. Такой подход давал сбой: частицы разлетаются в противоположные стороны, и след одного перекрывает второй. Группа применила другую схему — меткой стал Z-бозон, который почти не взаимодействует с плазмой и задаёт направление движения кварка.

Учёные разобрали данные примерно о 13 млрд столкновений тяжёлых ионов. Отобрали около 2 тыс. событий, где рождался Z-бозон, и проследили, как распределяется энергия. На стороне, противоположной бозону, неоднократно возникала характерная картина с всплесками и вихрями. Поскольку сам Z-бозон с плазмой почти не связан, возмущения отнесли к движению кварка.

Результат совпал с предсказаниями гидродинамической модели. Ли отметил: движущийся кварк действительно тянет за собой дополнительную плазму. Это позволит изучать поведение экзотической жидкости с беспрецедентной детализацией.