Тени в кварк-глюонной плазме экспресс
В глубине Большого адронного коллайдера ядра свинца сталкиваются с такой силой, что на миг рождается материя горячее Солнца. Это кварк-глюонная плазма — суп из самых мелких кирпичиков вещества, который существовал лишь в первые микросекунды после Большого взрыва. Физики из эксперимента ALICE заставили эту плазму проявить себя: они следили за частицами-вестниками, которые вылетают из огненного шара.
Главным вестником стал нейтральный пион — лёгкая частица, которая тут же распадается на два фотона. Эти фотоны ловят специальным калориметром, как сачком для света. Рядом с пионом физики искали другие заряженные частицы, вылетевшие в ту же сторону или в противоположную. Оказалось, что если пион летит вдоль плоскости столкновения, его спутники видны хорошо. А если поперёк — вблизи от пиона их заметно меньше. Плазма, как густой кисель, сильнее тормозит частицы, летящие сквозь её толщу.
Но самое интересное ждало дальше. Когда спутники пиона имели большую энергию — больше 3 гигаэлектронвольт, — разница между направлениями исчезала. Это значит, что самые быстрые частицы прошивают плазму почти без потерь, как пуля пробивает туман. Теоретики сравнили данные с моделью JEWEL, которая описывает потерю энергии в расширяющейся среде. Модель предсказала, что разницы между направлениями не должно быть вовсе. А эксперимент её увидел. Значит, в плазме действует какой-то дополнительный механизм гашения, о котором мы ещё не знаем.
Так плазма, рождённая на мгновение в ускорителе, рассказывает о том, как вещество остывало после Большого взрыва. Каждый пойманный пион — это шаг к пониманию, почему наш мир состоит из обычного вещества, а не из кваркового супа.
Нейтральный пион распадается на два фотона так быстро, что пролетает меньше миллиметра, прежде чем исчезнуть. Детектор ловит не саму частицу, а её светящийся след.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» физики создают экзотическую материю, чтобы изучать рождение Вселенной — чем-то похоже на попытки воссоздать кварк-глюонную плазму в коллайдере.