Didžiajame hadronų greitintuve atrasta nauja medžiagos forma?

Kompaktiniame miuonų solenoide (CMS), viename iš dviejų didžiulių magnetinių dalelių detektorių LHC, vykdomi švino jonų ir protonų susidūrimai. Kai dalelės susiduria didelėmis energijomis, jos suyra į jas sudarančias daleles, o fizikai nuolaužose ieško būtent šių statybinių blokų. Tokiu pat būdu LHC mokslininkai šią vasarą aptiko Higgso bozoną. Tačiau šiuo atveju mokslininkai stebėjo dalelių elgesį, o ne ieškojo naujų fundamentaliųjų dalelių, rašo popsci.com.

Nuolaužos dažniausiai pasklinda į visas puses greičiu, artimu šviesos, tačiau kartais šios sprogusios dalelės elgiasi kiek kitaip. Jos skrenda viena nuo kitos, tačiau tvarkingai, koreliuodamos viena su kita. Tai jau stebėta vykdant protonų bei sunkiųjų metalų, pavyzdžiui, švino, branduolių susidūrimus. Vykstant sunkiųjų jonų susidūrimams, šią koreliaciją galima paaiškinti. Mokslininkai mano, kad tai kvarkų-gliuonų plazmos rezultatas. Ši dalelių sriuba yra tokia pat, kaip ir toji, kuri egzistavo praėjus vos kelioms milijoninėms sekundės dalims po Didžiojo sprogimo. Sriuba sutelkia daleles ir stumia jas ta pačia kryptimi. Lygiai taip pat protonų susidūrimuose daleles, manoma, pagauna taip vadinamas spalvoto stiklo kondensatas, kuris elgiasi kaip gliuonų banga.

CMS mokslininkai teigia, kad tokia kryptinė koreliacija stebėta ir protonų bei švino branduolių susidūrimuose, o tai mokslininkus nustebino. Anot Masačusetso technologijų instituto fizikų, tai gali būti susiję su kvantine mechanika.

„Kažkokiu būdu jie skrieja ta pačia kryptimi, nors neaišku, kaip jie vienas kitam perduoda savo kryptį. Tai nustebino žmones, taip pat ir mus“, – teigė Masačusetso technologijų instituto fizikos profesorius Guntheris Rolandas, kurio vadovaujama grupė analizavo susidūrimų duomenis.

Rugsėjį CMS mokslininkai dalelių greitintuvo galingumą padidino iki kiek didesnio nei pusės įmanomo ir pradėjo vykdyti švino branduolių ir protonų susidūrimus, stebėdami šių dviejų dalelių kampines koreliacijas. 2 mln. švino-protonų susidūrimų mėginyje pasitaikė keletas porų, kurių skriejimo kryptys buvo susiję. Kaip?

LHC ir kiti dalelių greitintuvai įgreitina daleles, suteikdami joms daugiau energijos, o tai prilygsta didesnei masei. Dėl to jos tampa „sunkesnės“, o kai suyra, susidaro daugiau nuolaužų. Tačiau dėl to atsiranda dalelių elgesio pokyčių. Mat įprasti protonai turi tris kvarkus, tačiau kai jie įgreitėja ir tampa sunkesni, prie jų prilimpa papildomų gliuonų. Šie gliuonai egzistuoja ir kaip dalelės, ir kaip bangos. Jų bangų funkcijos viena su kita koreliuoja – jos yra susiję. Šis kvantinis susiejimas paaiškina, kaip dalelės, kurios skrieja viena nuo kitos, gali elgtis taip pat.

Kodėl tai svarbu? Tokio rezultato mokslininkai visiškai nesitikėjo. CMS komanda protonų-švino susidūrimus vykdė tam, kad gautų geresnius kontrolinius duomenis. Taigi vien tai įdomu. Tačiau dar svarbiau, kad tai leis mokslininkams geriau suprasti, kaip elgiasi protonuose esantys kvarkai ir gliuonai, visos medžiagos statybiniai blokai, ir kaip jie elgėsi iškart po Didžiojo sprogimo.