Фізики наблизились до відкриття критичної точки матерії

Фізики наближаються до відкриття “критичної точки” — моменту, коли найсильніша з відомих сил природи, сильна ядерна взаємодія, різко змінює свою поведінку.

У новому експерименті на релятивістському колайдері важких іонів (RHIC) в США дослідники зіткнули іони золота на надвисоких енергіях. Їхня мета — збудувати фазову діаграму сильної взаємодії, яка описує, за яких умов матерія переходить із звичайного стану до кварк-глюонної плазми. «Ми фактично намагалися створити мапу того, як матерія поводиться при екстремальних умовах», — пояснює фізик Сінь Донг з Національної лабораторії Лоуренса Берклі.

Так зване “критичне значення” температури і тиску могло існувати в ранньому Всесвіті, коли після Великого вибуху матерія ще не була згрупована в протони і нейтрони. У цьому стані сильна взаємодія слабшає, а частинки «розчиняються» в плазму. Подібне може траплятись і в нейтронних зорях. “Це прорив для цілого покоління фізиків”, — додає Донг.

Нові дані, отримані з детектора STAR, не виявили критичної точки з абсолютною точністю, але значно звузили область її можливого розташування. Це дозволяє в майбутньому зосередити експерименти на ще нижчих енергіях, де теоретичні моделі прогнозують фазовий перехід. «Експеримент показав, які властивості частинок можуть слугувати ключем», — коментує фізик Агнешка Соренсен.

Сильна взаємодія — єдина з чотирьох фундаментальних сил, що, ймовірно, має критичну точку, і саме вона відповідальна за формування структури матерії у Всесвіті. “Подібні експерименти можуть дати нам розуміння екзотичних об’єктів — від нейтронних зір до перших секунд життя космосу”, — підкреслює Донг.