Кубик льда в горячем чае тает строго при нуле градусов. А если лёд состоит из субатомных частиц, а чай — это раскалённая ядерная материя? Авторы работы изучали ро-мезон — частицу из кварка и антикварка, которая живёт всего 4×10⁻²⁴ секунды, — и искали его «температуру плавления».

Оказалось, что ро-мезон исчезает тем позже, чем крепче его кварки держатся друг за друга. Эту прочность измеряют через константу распада — число, которое показывает, насколько легко мезон превращается в фотоны. Чем больше константа, тем прочнее связь и тем выше температура, при которой мезон перестаёт быть целым. Для основного состояния ро-мезона эта температура составила около 1,8 триллиона градусов (157 МэВ в единицах физиков).

Для возбуждённых состояний — когда кварки колеблются сильнее — эффект почти пропадает. Это похоже на струну: туго натянутая рвётся при строго определённой силе, а слабая — почти при любой. Учёные применили изоспектральное преобразование — хитрый математический приём, который меняет константу распада, не трогая массы частиц. Так модель настроили на экспериментальное значение и предсказали, что переход от обычной материи к плазме происходит плавно, как таяние масла, а не льда.

Работа важна для понимания первых мгновений после Большого взрыва, когда вся Вселенная была кварк-глюонной плазмой. Сегодня такую плазму создают в ускорителях, сталкивая ядра свинца или золота, и наблюдают, как в ней рождаются и гибнут мезоны. Управляя их «температурой плавления», мы лучше понимаем, как остывала ранняя Вселенная и почему мы состоим из протонов и нейтронов, а не из свободных кварков.