Эксперимент на Большом адронном коллайдере зафиксировал диффузионный след, который оставляет струя частиц в кварк-глюонной плазме. Его предсказали около 20 лет назад.
Коллаборация CMS на Большом адронном коллайдере Европейской организации по ядерным исследованиям опубликовала в журнале Physical Review Letters первое экспериментальное наблюдение диффузионного следа. Так называют область, где частиц заметно меньше обычного. Она возникает позади струи, летящей сквозь кварк-глюонную плазму. Существование такого эффекта теоретики предсказали примерно 20 лет назад, но обнаружить его не удавалось.
Кварк-глюонная плазма — состояние вещества, в котором кварки и глюоны не заперты внутри протонов и нейтронов. Такая среда существовала в первые мгновения после Большого взрыва. Физики воссоздают ее в лаборатории, сталкивая ядра свинца. Кварки и глюоны, разлетающиеся из точки столкновения, превращаются в узкие пучки частиц — струи. Проходя через плазму, струя передает ей часть энергии и импульса, и среда на это откликается. Диффузионный след — одна из форм такого отклика: в направлении, противоположном движению струи, частиц становится меньше, как за лодкой на воде.
Задача осложнялась тем, что в одном столкновении след не разглядеть, он тонет в фоновых колебаниях. Исследователи проанализировали миллионы столкновений ядер свинца при энергии 5,02 тераэлектронвольта на пару нуклонов и сравнили их со столкновениями протонов. Плазма в протонных столкновениях не образуется, поэтому они служат точкой отсчета. Команда изучала события, в которых рождаются две струи, летящие в противоположные стороны, и смотрела, как распределяются частицы вокруг них. Кроме того, ученые меняли угловое расстояние между струями. Так удалось отделить след от других эффектов.
Источник: hi-tech.mail.ru