Свободу кваркам! В 1977 г. теоретик Стивен Вайнберг (Steven Weinberg) опубликовал книгу «Первые три минуты» о физике ранней Вселенной. Он избегал категорических заключений о первой сотой доле секунды. «Мы недостаточно знаем о физике элементарных частиц, чтобы достоверно вычислить свойства такой мешанины, писал он. Наше невежество в области микрофизики подобно покрову, скрывающему от нас самое начало». Но вскоре крупные теоретические и экспериментальные достижения позволили ученым приоткрыть завесу тайны. Было установлено, что протоны, нейтроны и другие адроны содержат кварки, а в середине 1970 х гг. появилась теория сильного взаимодействия между кварками, известная как квантовая хромодинамика (КХД). Новая теория постулировала, что нейтральные частицы, названные глюонами, парят между кварками и создают непреодолимую силу, удерживающую их внутри адронов. Особенно интригует в КХД то, что в отличие от электромагнитных и гравитационных сил, сила притяжения кварков становится слабее по мере их сближения. Физи
К удивлению физиков, среда, возникающая в мини-взрывах, ведет себя не как газ, а как почти идеальная жидкость. Полученные результаты свидетельствуют о том, что модели очень ранней Вселенной необходимо пересмотреть.
За последние пять лет эксперименты на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) позволили воссоздать в микроскопическом масштабе так называемую кварк-глюонную плазму, возникающую при столкновениях ядер золота, летящих почти со скоростью света.
В первые 10 мкс после Большого взрыва Вселенная представляла собой кипящий водоворот кварков и глюонов. Но после той эпохи они остаются запертыми в протонах и нейтронах, из которых состоят ядра атомов.
ОБЗОР: МИНИ-ВЗРЫВЫ
Протоны и нейтроны, из которых состоят ядра современных атомов, это сохранившиеся капельки первичного моря, крошечные субатомные тюремные камеры, в которых навечно заключенные кварки мечутся взад и вперед. Даже при сильнейших столкновениях, когда узники уже готовы разорвать ненавистные путы, возникают новые стены, удерживающие их в связанном состоянии. Несмотря на многочисленные попытки, ни одному физику еще не удавалось зарегистрировать прохождение через детектор отдельного кварка. RHIC дает исследователям прекрасную возможность наблюдать освобожденные из протонов и нейтронов кварки и глюоны в коллективном квазисвободном состоянии, напоминающем самые ранние микросекунды бытия. Сначала теоретики называли эту смесь кварк-глюонной плазмой, т.к. ожидалось, что она будет вести себя как ультрагорячий газ заряженных частиц (плазма), из которого, например, состоит молния. Сталкивая тяжелые ядра друг с другом в мини-взрывах, кратковременно освобождающих кварки и глюоны, RHIC действует как временной телескоп, через который можно взглянуть на раннюю Вселенную, где безраздельно властвовала ультрагорячая, сверхплотная кварк-глюонная плазма. К всеобщему удивлению, выяснилось, что последняя ведет себя скорее как жидкость, а не как газ.
Но космос расширялся, и температура резко падала. Кварки и глюоны замедлились настолько, что начали кратковременно склеиваться. Спустя 10 мкс их связали мощные силы взаимодействия, и они оказались запертыми внутри протонов, нейтронов и других частиц, которые называются адронами. Столь резкое изменение свойств материала называют фазовым переходом (типичный пример превращение воды в лед). Космический фазовый переход от первоначальной смеси кварков и глюонов к обычным протонам и нейтронам представляет огромный интерес и для тех, кто хочет знать, как Вселенная эволюционировала к нынешнему высокоструктурированному состоянию, и для тех, кто хочет разобраться в природе участвовавших в этом процессе фундаментальных сил.
Тысячи частиц, разлетающихся при столкновении двух ядер золота со сверхвысокой энергией, регистрируются детектором STAR на коллайдере RHIC. В точке столкновения возникают условия, существовавшие в первые микросекунды после Большого взрыва
Физики воссоздали условия, которые существовали в момент рождения Вселенной, и получили поразительные результаты. В течение последних пяти лет сотни ученых используют мощнейший ускоритель Брукхейвенской национальной лаборатории для создания условий, существовавших в момент рождения Вселенной. В Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) сталкиваются два встречных пучка ядер золота, движущихся почти со скоростью света. Столкновения атомных ядер, в результате которых возникают чрезвычайно горячие, плотные сгустки материи и энергии, имитируют события первых микросекунд после Большого взрыва. В коротких мини-взрывах, как в зеркале, отражаются самые первые мгновения нашего мира, когда материя была ультрагорячим, сверхплотным варевом из кварков и глюонов, мечущихся во все стороны и постоянно сталкивающихся друг с другом. Адский суп был приправлен щепоткой электронов, фотонов и других легких элементарных частиц. Его температура составляла триллионы градусов, и он был в сотни тысяч раз горячее, чем солнечное ядро.
Первые милисекунды
Автоматически входить при каждом посещении
Первые милисекунды
Комментариев нет:
Отправить комментарий