Бильярдный шар ударяет другой — и сумма их скоростей до и после удара подчиняется строгим правилам. В микромире то же самое: энергия, импульс, заряд не могут просто исчезнуть. Эти запреты работают как невидимый дирижёр, который не только рассаживает частицы по местам — одним велит быть быстрыми, другим медленными, — но и заставляет их двигаться согласованно, даже если они разлетелись далеко друг от друга.
Авторы статьи построили математический каркас, объединяющий оба эффекта в одной формуле. Оказалось, что привычные распределения частиц по энергиям — статистики Максвелла — Больцмана, Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака — возникают естественно, как следствие законов сохранения в замкнутой системе. А если посмотреть на две частицы сразу, та же формула выдаёт величину их вынужденной связи: насколько поведение одной зависит от другой просто потому, что вместе они обязаны соблюдать общий бюджет энергии или заряда.
Исследователи пошли дальше и придумали, как «выключить» эту наведённую связь. Они определили особые наблюдаемые величины, которые по построению не чувствуют вклада законов сохранения. Сравнив обычные и «очищенные» корреляции в смоделированных столкновениях протонов с ядрами свинца, они показали: метод работает и действительно убирает вклад от дирижёра-сохранения, оставляя нетронутыми другие, более тонкие корреляции. Такой инструмент особенно важен при анализе малых столкновительных систем, где эффекты сохранения могут маскироваться под сигналы новой физики.
Статистики Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака, описывающие поведение квантовых частиц, были выведены в 1920-х годах, но их глубокая связь с законами сохранения в замкнутых системах прояснилась только сейчас.