В исследовании ALICE впервые было проанализировано такое состояние материи при столкновениях ядер кислорода-16 и неона-20
22 августа 2026, 16:14Наука и космосDarth Sahara0
Ученые, участвующие в эксперименте ALICE на Большом адронном коллайдере CERN, обнаружили, что кварк-глюонную плазму можно сформировать не только при столкновении тяжёлых ядер, но и значительно более легких. В новых экспериментах ядра кислорода-16 и неона-20 сталкивались практически со скоростью света, в результате чего возникали краткоживущие состояния материи, напоминающие те, что существовали в первые моменты после Большого взрыва.
Кварк-глюонная плазма представляет собой состояние сверхгорячей и плотной материи, в котором кварки и глюоны ещё не объединены в протоны и нейтроны. Именно из этой первичной среды по мере расширения и охлаждения Вселенной образовались частицы, а затем атомы. На Большом адронном коллайдере такие условия возникают лишь на крайне короткий период во время столкновения атомных ядер.
Ранее считалось, что для получения такого состояния особенно важны тяжёлые ядра, например, свинец. Эксперименты с кислородом и неоном продемонстрировали, что порог находится значительно ниже по массовому числу. Как отметил руководитель исследования доцент Нильс Борского института Юй Чжоу (You Zhou), физики фактически проверили, насколько небольшим может быть ядро, способное инициировать такую «первичную» материю.
Столкновения также позволили изучить, как форма первоначального ядра влияет на распределение частиц после охлаждения плазмы. Ядра кислорода-16 имеют почти сферическую форму и создавали более округлые картины движения частиц, тогда как ядра неона-20 с более вытянутой формой приводили к удлинённым структурам. По словам соавтора Эмиля Горма Дальбека Нильсена (Emil Gorm Dahlbæk Nielsen), это напоминает наблюдение тени.
Таким образом, высокоэнергетические столкновения предоставляют информацию не только о кварк-глюонной плазме, но и о форме атомных ядер. Это дополняет традиционные методы ядерной физики, при которых структуру ядер исследуют на значительно более низких энергиях, основываясь на их вращениях и колебаниях. Форма ядра при этом связана с расположением протонов и нейтронов и взаимодействиями между ними, где ключевую роль играет сильное взаимодействие — одна из четырёх фундаментальных сил природы.
Этот подход продолжает традицию института Нильса Бора, где в 1975 году физик Оге Бор (Aage Bohr) получил Нобелевскую премию за свои работы по структуре атомного ядра. Теперь ученые могут исследовать эту структуру на совершенно новом энергетическом уровне — по «отпечатку», который она оставляет в результате столкновения. Следующим шагом станут эксперименты с ещё более легкими ядрами, включая гелий-4, чтобы определить нижнюю границу, при которой столкновение все ещё может привести к образованию кварк-глюонной плазмы.
Полученные результаты связывают два разных направления физики: изучение структуры атомных ядер и реконструкцию условий, существовавших в начале истории Вселенной. Определяя, какие ядра способны порождать кварк-глюонную плазму и как их форма влияет на конечное распределение частиц, учёные получают новый способ одновременно исследовать свойства ядерной материи и ранние этапы эволюции Вселенной.
Источники:Physical Review LettersНаука и космос0Большой ВзрывРанняя ВселеннаяФизика высоких энергийCERNБольшой адронный коллайдерAliceКварк-глюонная плазма45 минут назад
Источник