Эксперименты на Большом адронном коллайдере ставят под сомнение устоявшиеся представления о том, как изменяется степень хаоса при столкновениях протонов.
Представьте себе столкновение протонов на ускорителе, подобном Большому адронному коллайдеру (БАК). Когда два протона сталкиваются с огромной скоростью, возникает нечто вроде бурлящего моря частиц — кварков и глюонов. Эта начальная фаза выглядит крайне сложной и хаотичной. Со временем система охлаждается, и формируются более стабильные частицы, именуемые адронами, которые разлетаются от точки столкновения, сообщает ScienceDaily.
Можно было бы предположить, что такая сложная начальная ситуация значительно отличается от последующих этапов, когда процессы становятся менее запутанными. Однако это заблуждение. Физики проверили гипотезу о том, насколько отличается степень беспорядка (энтропия) между начальной фазой, насыщенной взаимодействиями кварков и глюонов, и заключительной фазой, когда образуются устойчивые адроны. Ученые сопоставили теоретические предсказания с результатами экспериментов на БАК и пришли к выводу, что разница между этими двумя этапами не так велика, как ожидалось. Оказалось, что в обоих случаях уровень энтропии примерно одинаковый.
Результат соответствует одному из основных принципов квантовой механики — унитарности. Суть унитарности заключается в том, что любая физическая система эволюционирует таким образом, что сохраняется общая вероятность всех возможных исходов. Иными словами, никакая информация не теряется и не возникает внезапно. Это важно, так как именно унитарность помогает объяснить, почему энтропия остается постоянной на различных этапах столкновения.
Таким образом, несмотря на сложность начальных фаз столкновения протонов, физика показывает, что энтропия системы практически остается неизменной независимо от того, рассматриваем ли мы ранний этап существования множества кварков и глюонов или поздние стадии формирования адронов. Это открытие стало возможным благодаря современным экспериментам и моделированию, проведенным на Большом адронном коллайдере.
Ученые также предложили новый метод для обнаружения легкой темной материи. Это явление остается одной из главных нерешенных задач современной физики. Темная материя невидима: она не излучает, не поглощает и не отражает свет, почти не взаимодействует с обычной материей, поэтому традиционные методы наблюдения оказываются неэффективными.
Фото: hi-tech.mail.ru