Откуда берётся ускорение
Физики обнаружили ранее неизвестную силу, действующую на самую горячую материю во Вселенной. Согласно новому исследованию Фуданьского университета, кварк-глюонная плазма, рождающаяся при столкновении атомных ядер почти на скорости света, сильнее всего ускоряется у своей внешней границы. Причина — резкое падение давления, которое выталкивает вещество наружу. Этот эффект может стать ключевым параметром для описания материи в рамках квантовой хромодинамики и помочь интерпретировать эксперименты на коллайдерах RHIC и LHC.
Для широкой аудитории уточним: кварк-глюонная плазма — это самая горячая из известных форм материи, в которой кварки и глюоны больше не удерживаются внутри протонов и нейтронов, а движутся свободно.
Как моделировали плазму
Такое состояние вещества возникает при лобовых столкновениях ядер, разогнанных почти до скорости света, и напоминает условия, существовавшие в первые мгновения после Большого взрыва. Учёные воспроизвели процесс в двух компьютерных моделях, охватив диапазон энергий от 3,5 гигаэлектронвольта до 2,76 тераэлектронвольта.
Результаты показали: максимальное ускорение плазмы возникает вблизи её внешней границы. Давление в этой области резко уменьшается, что приводит к быстрому расширению вещества наружу. Один из авторов работы, Сюй-Гуан Хуан, отмечает:
«Это ускорение способно задавать свойства вещества, взаимодействующего по законам квантовой хромодинамики». — Сюй-Гуан Хуан
По мнению исследователей, явление может влиять на фазовые переходы материи и ориентацию спинов частиц. Следующий шаг — создание более точных моделей и поиск следов такого ускорения в экспериментальных данных. Если их удастся обнаружить на коллайдерах RHIC и LHC, это объяснит ряд ранее непонятных результатов.
Изучение кварк-глюонной плазмы остаётся одним из самых важных направлений современной физики: эта форма материи связана с фундаментальными взаимодействиями и ранними этапами эволюции Вселенной. Полученные знания могут не только расширить теоретические представления о Большом взрыве и образовании вещества, но и в перспективе повлиять на развитие энергетики и материаловедения, открывая новые горизонты в исследовании глубинных свойств материи.