Ученые сделали значительный шаг к ответу на один из самых ключевых вопросов науки: как в первые моменты после Большого взрыва сформировалась материя в своем современном виде.
В результате столкновений ядер атомов на околосветовых скоростях протоны и нейтроны разрушаются, высвобождая кварки и глюоны — первичные элементы вещества, составляющие все частицы нашей Вселенной. Именно в такой форме материя существовала на заре своей истории, когда сразу после Большого взрыва при высокой температуре образовалась кварк-глюонная плазма.
Изучение этого экзотического состояния вещества представляет собой серьезную задачу. Чтобы раскрыть его истинные характеристики, недостаточно просто столкнуть ядра на ускорителе. Необходимо предельно точно понимать, как выглядит и распределяется материя еще до столкновения: какова ее форма, плотность и пространственное расположение составляющих. В противном случае полученные данные будут размытыми, а интерпретация неясной. Новая модель, созданная физиками из Университета Йювяскюля (Финляндия) в сотрудничестве с учеными из других стран, учитывает эти аспекты и внимательно отслеживает, как меняется внутренняя структура протонов и ядер.
Результаты оказались убедительными: улучшенные расчеты значительно точнее совпали с экспериментальными данными, уже полученными на крупных ускорителях — в ЦЕРНе и в Брукхейвенской национальной лаборатории в США. Это говорит о том, что теоретическая картина стала гораздо ближе к реальности, и ученые теперь могут с большей уверенностью восстанавливать механизмы образования кварк-глюонной плазмы. Как подчеркивает доцент Хейкки Мянтюсаари из Йювяскюля, повышенная точность моделей позволяет гораздо увереннее и конкретнее измерять свойства ядерной материи в экстремальных условиях, чем это было возможно ранее.
Специалисты связывают большие надежды с запуском Электрон-ионного коллайдера, который строится в Брукхейвене и должен начать функционировать в 2030-е годы. Этот ускоритель предоставит еще более детальные данные, которые помогут проверить и дополнить модели, созданные финскими и международными исследователями. Важную роль в этом направлении играет Центр передового опыта по физике кварковой материи при Университете Йювяскюля. Его работа сосредоточена на анализе сильного взаимодействия — основной силы, удерживающей кварки и глюоны вместе внутри протонов и нейтронов.
Данная область исследований является примером того, как международное сотрудничество и объединение экспериментальных данных с теоретическими шаг за шагом приоткрывают тайны, возникшие на заре Космоса. Каждое уточнение модели и каждое совпадение с экспериментом — это еще один шаг к пониманию того, как наша Вселенная из горячего первичного хаоса приобрела свою современную структуру.
Фото: hi-tech.mail.ru