Если попробовать разломить протон и вытащить из него кварк, вас ждёт сюрприз. Обычные силы, вроде электрической, слабеют, когда частицы разлетаются. А здесь — наоборот. Чем дальше кварк от своих соседей, тем сильнее его тянут обратно. Будто он привязан резиновым жгутом: жгут сначала легко растянуть, но потом натяжение становится постоянным, и разорвать его можно, только породив новые частицы.
Вот это свойство — конфайнмент, или невыпускание кварков — до сих пор оставалось загадкой. Теория сильного взаимодействия, квантовая хромодинамика, прекрасно описывает, как кварки и глюоны обмениваются цветными зарядами. Но математически доказать, почему они всегда сидят взаперти, никто не мог. Авторы новой работы нашли обходной путь: они не стали решать уравнения в лоб, а научились извлекать силу прямо из экспериментальных данных, полученных на ускорителях.
Измерения показали: на расстояниях, сравнимых с размером протона, притяжение не падает, а выходит на плато. Такое поведение — визитная карточка конфайнмента. Если бы кварки могли разлетаться, сила бы стремилась к нулю. А она остаётся неизменной, словно протон опоясан невидимой струной, которая не даёт своим концам разбежаться.
Этот результат — не только прямое доказательство конфайнмента, но и компас для будущих экспериментов. Новые электрон-ионные коллайдеры, которые сейчас строят, смогут прощупать силу на разных расстояниях с невиданной точностью. Так мы, возможно, наконец поймём, как из лёгких кварков и безмассовых глюонов рождается весомый мир вокруг.
Если бы кварк каким-то чудом вырвался из протона, затраченная энергия тут же превратилась бы в новые кварк-антикварковые пары, и одиночный кварк снова оказался бы в компании.
В романе «Аччелерандо» Чарльза Стросса цивилизации будущего манипулируют конфайнментом, чтобы создавать экзотическую материю.