Американские ученые наблюдали новое состояние материи, Hi-Tech

Компьюлента. 21 июня 2003 года, 14:44

Исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории министерства энергетики США сообщили об интересных результатах, полученных в ходе изучения поведения ионов золота на установленном в лаборатории Релятивистсвком коллайдере тяжелых ионов (RHIC). По мнению ученых, столкновение ионов золота с высокой энергией, привело к возникновению нового, неизвестного ранее состояния материи. По своим характеристикам это состояние материи близко к кварк-глюонной плазме.

Как следует из названия, кварк-глюонная плазма представляет собой плазму, состоящую из кварков и глюонов - своеобразных кирпичиков, из которых строятся элементарные частицы, такие как протоны, нейтроны и т.д. В такой плазме между кварками, антикварками и глюонами нет четко определенных связей, они соединяются случайным образом. В протонах, нейтронах, электронах и т.д., кварки и глюоны, напротив, имеют между собой строго определенными связи. Температура кварк-глюонной плазмы составляет около 10 триллионов (10¹³) К.

Согласно современным представлениям об эволюции Вселенной, в виде кварк-глюонной плазмы материя существовала в течение примерно одной миллисекунды после Большого взрыва. В течение нескольких десятков секунд после этого начался процесс образования протонов и нейтронов, а затем и атомных ядер. До последнего времени гипотеза о кварк-глюонной плазме не находила экспериментального подтверждения. Поэтому исследователи из Брукхейвенской лаборатории с большой осторожностью говорят о полученных результатах.

Они не исключают, что действительно могли получить кварк-глюонную плазму, но подчеркивают, что для того чтобы делать окончательные выводы на этот счет, нужно провести огромную исследовательскую работу: поставить дополнительные эксперименты, в том числе, с использованием альтернативных подходов к получению "первичной материи".

В ходе экспериментов ученые исследовали столкновения ионов золота друг с другом и с дейтронами - ядрами дейтерия, изотопа водорода с массой, составляющей около 2 атомных единиц массы. Ядра дейтерия состоят из одного протона и одного нейтрона, а не из единственного протона, как у основного изотопа водорода. Картина столкновений тяжелых ионов золота между собой и с дейтронами была различной. В первом случае одновременно сталкивались около 400 протонов и нейтронов.

В результате столкновения температура частиц многократно возрастала и достигала уровня, теоретически достаточного для получения кварк-глюонной плазмы. В случае столкновения ионов золота с дейтронами такого не происходило, легкие дейтроны легко проходили через золото без значительного прироста температуры системы.

Однако главным доказательством в пользу возникновения кварк-глюонной плазмы является наблюдавшееся исследователями явление "гашения потока частиц" (jet quenching). Оно заключается в следующем. Как правило, при столкновении двух ионов наблюдаются два потока частиц, направленных в противоположные стороны. Именно так и происходило при столкновении ионов золота с дейтронами. При взаимодействии двух ионов золота друг с другом ученые наблюдали только один поток вторичных частиц, второй же исчезал или "гасился". Исследователи полагают, что в гашении второго потока частиц виновата именно кварк-глюонная плазма. Верно ли данное утверждение, покажут дальнейшие исследования.