Столкновение двух свинцовых ядер на Большом адронном коллайдере — это как бросить друг в друга два увесистых мешка с шариками. Обычно шарики разлетаются во все стороны, но иногда один мешок пролетает так близко, что шарики не сталкиваются, а лишь обмениваются взглядами. Именно так, без прямого удара, ядра обменялись светом, и в этом свете родилась частица ипсилон — тяжёлый собрат протона, состоящий из очарованного кварка и его антикварка.
Внутри ядра свинца глюоны — переносчики сильного взаимодействия, которые склеивают кварки, — ведут себя не так, как в свободном протоне. Измерение показало: в свинце на каждый глюон приходится лишь 55% от того, что было бы в свободном протоне. Это сильное подавление, и оно почти не зависит от того, насколько тяжёлая частица родилась. Раньше такое же подавление видели для более лёгкой частицы фи, а теперь подтвердили для ипсилона — при энергии в 100 раз больше.
Такой результат говорит о том, что внутри свинцового ядра глюоны не просто «размазаны», а образуют плотное состояние, которое учёные называют цветовым стеклянным конденсатом. Это состояние трудно увидеть напрямую, но по подавлению рождения частиц можно судить о его свойствах. В будущем такие измерения помогут понять, как ведёт себя материя при экстремальной плотности — например, в первые мгновения после Большого взрыва или внутри нейтронных звёзд.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.05814
The first measurement of coherent $$\Upsilon$$(1S) meson photoproduction off heavy nuclei is performed using ultraperipheral lead-lead collisions collected by the CMS experiment at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of 5.02 TeV. The nuclear gluonic structure is probed at a nucleon momentum fraction of order $$x$$ $$\sim$$ 10$$^{-3}$$, determined by the kinematics of the process. Owing to the large $$\Upsilon$$(1S) mass, the measurement reaches the highest scale accessible so far through coherent vector-meson photoproduction, $$\mu^2$$ = 22.4 GeV$$^2$$, where nonlinear quantum chromodynamics effects are expected to be minimal. In the $$\Upsilon$$(1S) rapidity range $$\lvert y\rvert$$ $$\lt$$ 1, the ratio of the measured photoproduction cross section to a baseline model prediction that neglects nuclear effects is $$S_{\Upsilon\text{(1S)}}$$ = 0.25 $$\pm$$ 0.06 (stat) $$\pm$$ 0.02 (syst), thereby demonstrating nuclear suppression in this process. Expressed in terms of a nuclear gluon suppression factor, the result yields $$R_\text{g}^\text{Pb}$$($$x$$ $$\approx$$ 10$$^{-3}$$, $$\mu^2$$ = 22.4 GeV$$^2$$) = 0.55 $$\pm$$ 0.12 (stat) $$\pm$$ 0.02 (syst). The measured $$R_\text{g}^\text{Pb}$$ is only slightly larger than the values previously reported for coherent $$\phi$$ photoproduction, despite the probed $$\mu^2$$ differing by approximately two orders of magnitude.
Ипсилон-мезон был открыт в 1977 году и стал первым доказательством существования пятого кварка — прелестного (bottom).
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня инопланетяне используют субатомные частицы для создания сверхплотных материалов — похожие состояния материи изучаются в экспериментах с тяжёлыми ядрами.