Вода в чайнике закипает при ста градусах, но если её сильно сжать, она поведёт себя иначе. Примерно так же кварки и глюоны — кирпичики, из которых сложены протоны и нейтроны, — меняют свои свойства в сильном магнитном поле. Такие поля возникают при столкновениях тяжёлых ядер на ускорителях, и они могут рассказать о том, как устроена материя в первые мгновения после Большого взрыва.
Учёные провели расчёты на суперкомпьютере, моделируя поведение кварков и глюонов (это называется квантовой хромодинамикой) при разных температурах и магнитных полях. Они смотрели на величину, которая показывает, насколько сильно связаны между собой барионный заряд (число тяжёлых частиц) и электрический заряд. В обычных условиях эта связь слабая, но в сильном магнитном поле она усиливается в два с лишним раза. Это как если бы магнитное поле включало подсветку, делая видимыми скрытые нити между частицами.
Чтобы сравнить расчёты с реальными экспериментами на установках STAR и ALICE, авторы построили простую модель — как переводчик с языка теории на язык измерений. Они учли, что детекторы видят не все частицы, а только те, что вылетают под определёнными углами. Оказалось, что даже с такими ограничениями детекторы сохраняют около 80% чувствительности к магнитному полю. Это хорошая новость: значит, эффект можно будет проверить на опыте.
Расчёты также показали, что при изменении магнитного поля и температуры некоторые кривые пересекаются и меняются местами — как будто две дороги, которые то сходятся, то расходятся. Такое поведение указывает на сложное переплетение тепловых и магнитных эффектов. Понимание этих закономерностей приближает нас к разгадке того, как вела себя материя в самые первые мгновения существования Вселенной.
Магнитные поля, которые создаются в столкновениях ядер на ускорителях, в миллионы раз сильнее, чем поле самого мощного магнита на Земле.