Четырёх триллионов градусов Цельсия вполне достаточно, чтобы превратить материю в подобие супа, существовавшего в первые микросекунды жизни Вселенной. Рекордной температуры добились на релятивистском ускорителе тяжёлых ионов (RHIC) учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL).
На конференции Американского физического общества (APS/URSI 2010) представители лаборатории рассказали, что температура держалась всего несколько микросекунд, но успела обеспечить учёных огромным количеством данных, на анализ которых придётся потратить не один год.
Температура в столкновениях ионов измеряется, разумеется, косвенно. Простой аналогией тут будет раскалённый докрасна железный стержень, глядя на который можно не сомневаться, что он горячий. В случае эксперимента на RHIC измерение было очень сложным, и итоговая цифра получилась в результате сопоставления теоретических моделей расширяющейся плазмы и эмпирических данных о поведении частиц.
При помощи подобных опытов физики надеются приблизиться к пониманию того, как и почему из первозданного «супа» возникла знакомая нам материя. Судя по всему, эта температура – наивысшая из когда-либо достигнутых в лаборатории – соответствовала мгновению перед тем, как кварк-глюонный «суп» конденсировался в адроны.
Этот момент предшествовал созданию гипотетического неравновесного состояния между материей и антиматерией, для нашей Вселенной сколлапсировавшего вполне очевидным образом. Напомним, предсказанная температура «плавления» протонов и нейтронов составляет «всего» 2 триллиона градусов.
До нынешней серии экспериментов RHIC, стартовавшей в 2000 году, предполагалось, что кварк-глюонная плазма будет существовать в виде газа. Но как учёные уже установили, это состояние материи всё-таки больше похоже на жидкость – причём очень своеобразную, идеальную, чьи частицы взаимодействуют между собой таким образом, что у неё практически отсутствует вязкость, трение или сопротивление. В любом случае она явно не вписывается в привычную физическую картину «свободных» кварков и глюонов.
Программа исследований глубин материи с помощью почти четырёхкилометрового RHIC в скором времени будет дополнена экспериментами на знаменитом Большом адронном коллайдере (LHC). Расчёты по квантовой хромодинамике показывают, что и без того запредельная температура, достигнутая в США, при экспериментах в Европе — на LHC – будет существенно превышена и кварк-глюонную субстанцию, возможно, всё же удастся превратить из «идеальной жидкости» в «идеальный газ». Первые опыты, в которых будут фигурировать ионы свинца, ожидаются уже в конце 2010 года.
Больше информации об эксперименте можно узнать в пресс-релизе лаборатории. Читайте также о том, как на RHIC создали миниатюрную чёрную дыру.