0
15895
Газета Печатная версия

23.01.2024 18:53:00

Как физики обошли ограничение в достижении энергий, характерных для Большого взрыва

Проникнуть в атомное ядро «по касательной»

Тэги: церн, бак, адронный коллайдер, физика, большой взрыв, ядерная физика


церн, бак, адронный коллайдер, физика, большой взрыв, ядерная физика Периферическое столкновение с дейтроном иона золота (Au), гамма-фотоны которого взаимодействуют с глюонами (желтым).

Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) – это прежде всего большой круговой циклотрон (БАК – Большой адронный коллайдер), в котором разгоняет до околосветовых, релятивистских, скоростей встречные пучки протонов (ядер водорода). Анализ результатов столкновений этих пучков в БАК позволил открыть загадочную элементарную частицу – бозон Хиггса. Этот бозон, придающий массу частицам, не случайно метафорически называют «частицей Бога». Коллайдер наряду с другими церновскими инструментами постоянно дает поводы усомниться в так называемой Стандартной модели. Главные упреки в адрес Стандартной модели – она не полностью описывает реалии мира и уж совсем не объясняет природу гравитации, над которой бились еще Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн.

1-14-2480.jpg
Опыт на Большом адронном коллайдере,
в котором почти сталкиваются пучки ионов
свинца (Pb).
При этом генерируются электромагнитные
взаимодействия с глюонами.
В свое время бывший наш «релокант», физик Георгий (Джордж) Гамов предсказал существование «остаточного» тепла во Вселенной, не рассеявшееся за миллиарды лет после Большого взрыва. Новый космологический инструментарий, в том числе и орбитальные телескопы, позволили определить микроволновый космический фон (СМВ – Cosmic Microwav Background). Как оказалось, он не превышает 2–3 градуса Кельвина («минус» 270 градусов по Цельсию). А ведь было время – непосредственно после Большого взрыва, когда температура возникшей Вселенной достигала миллиардов градусов «тепла». Условия настолько экстремальные, что вместо частиц тогда была лишь кварк-глюонная плазма. Для описания этого агрегатного состояния вещества физики-ядерщики использовали слово «кварк», предложенное американским физиком-теоретиком, нобелевским лауреатом Мари Гелл-Маном в 1964 году.

Естественно, что экспериментаторы попытались на ускорителях выделить кварки в свободном виде, но сделать это не удалось. Приложение большей энергии только «укрепляло» связь нуклонов, нейтронов и протонов в ядре атома. На Земле недостижимы уровни энергий, которые существовали после Большого взрыва или в недрах взрывающихся сверхновых звезд. Но ученые все же хотят как-то изучать эти самые кварки, которых три в протоне (два с зарядом +2/3 и один – с 1/3, в сумме +1). Протоны и нейтроны – неизмеримо тяжелее электронов, поэтому первых относят к барионам, а электроны – к лептонам (от «легкий, тонкий, изящный, великолепный»). Положение между, или «мезо», занимают мезоны. Их относят к адронам, участвующим в сильном взаимодействии, удерживающем кварки в нуклонах. Мезон интересен тем, что в отличие от протонов и нейтронов содержит только кварк и антикварк.

1-14-3480.jpg
Число глюонов при увеличении энергии
только возрастает.  Иллюстрации Physorg
Ученые Брукхейвенской лаборатории в г. Аптон, штат Нью-Йорк, в сотрудничестве с физиками Хельсинкского университета показали, что электронный пучок при своем изгибе дает достаточно энергии, чтобы деформировать атомное ядро, испускающее одиночный векторный мезон. Ученые надеются, что такого рода взаимодействия позволят точнее определить распределение глюонов в ядрах. Они поясняют, что столкновения (коллизии) с высокой энергией весьма чувствительны к распределению глюонов в протонах и нейтронах.

Ранее в ЦЕРНе и Брукхейвене экспериментально доказали, что глюоны очень чувствительны к воздействию на них тяжелых ионов золота и свинца, которые пролетают по касательной по отношению к дейтрону (ядру дейтерия с его протоном и нейтроном). Подобную схему физики называют «ультра-периферической коллизией». Этот метод будет использоваться в новом ускорителе – электрон-ионном коллайдере (EIC), который вскоре должен быть пущен в Брукхейвене.

В опытах с ультра-периферическими столкновениями было показано увеличение «числа», а вернее энергии глюонов (от англ. – glue, клей). Это объясняет невозможность – пока? – выделения их в свободном виде. Но и наблюдения за скрепляющих кварки в протоны и нейтроны глюонами может многое сказать физикам-ядерщикам.

Сегодня трудно поверить, что всего лишь 60 лет назад ученые даже не представляли себе существование глюонов. И вот – физики успешно сталкивают друг с другом протонные пучки. Вполне возможно, что через какое-то время реальной станет перспектива овладения энергией «примордиальных» глюонов, из плазмы которых некогда состояла наша вселенная. 


Читайте также


Жить с прискорбной миной

Жить с прискорбной миной

Александр Балтин

Сатирик Глеб Сахаров о том, что литераторы больше интересуются премиальным процессом, чем литературным

0
1732
Пашинян принуждает Армянскую церковь к послушанию

Пашинян принуждает Армянскую церковь к послушанию

Андрей Мельников

Епископы поддерживают действия оппозиции, но снимают с себя ответственность за насилие

0
2598
Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Проверка не в пользу Эйнштейна. Квантовая физика как реальность и расчетная схема

Александр Печенкин

0
17488
Никпэки вне закона:  спасение или потеря для граждан и государства

Никпэки вне закона: спасение или потеря для граждан и государства

Сергей Агафонов

0
13367

Другие новости