Новости науки
Первое прямое доказательство жидкой природы кварк-глюонной плазмы
Международная группа физиков, работающих в ЦЕРН на Большом адронном коллайдере (БАК), впервые получила прямое экспериментальное доказательство того, что кварк-глюонная плазма – состояние материи, существовавшее в первые микросекунды после Большого взрыва, – ведет себя как единая сверхплотная жидкость. Исследователи во главе с профессором Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology – MIT) Йен-Джи Ли наблюдали четкие следы, который оставляет за собой кварк, движущийся сквозь эту «первобытную жидкость».
Кварк-глюонная плазма (КГП) – это триллионноградусная «суповая» субстанция из свободных кварков и глюонов, которые являются фундаментальными строительными блоками всей видимой материи. Ее воссоздают на БАК, сталкивая тяжелые ионы (например, ядра свинца) на околосветовых скоростях. Полученные капли плазмы живут невероятно короткое время, и ранее прямой реакции этой экзотической материи на пролетающие сквозь нее частицы наблюдать не удавалось.
Прорыв обеспечила новая методика: вместо поиска пар «кварк-антикварк», чьи следы могли перекрывать друг друга, команда сосредоточилась на редких событиях столкновений, в которых рождались два объекта: один кварк с высокой энергией и Z-бозон – нейтральная частица, почти не взаимодействующая с окружающей плазмой. Z-бозон служил идеальным маркером, указывающим направление, в котором должен был лететь кварк. Проанализировав энергию вокруг траектории Z-бозона, ученые обнаружили характерную картину «всплесков» и «завихрений» плазмы в строго противоположном направлении. Этот «след» и является прямым свидетельством того, что одиночный кварк, как объект в вязкой жидкости, тормозится и взаимодействует с плазмой как с целым, заставляя ее «плескаться».
Полученные данные согласуются с теоретической «гибридной моделью», предсказанной ранее профессором MIT Кришной Раджагопалом. Открыта новая возможность для изучения свойств кварк-глюонной плазмы. Измеряя размер, скорость затухания и другие параметры следов кварков, физики смогут с беспрецедентной точностью определить характеристики самой горячей и совершенной жидкости во Вселенной и понять, как она вела себя в самые первые мгновения после рождения.
Исследование представлено в журнале «Physics Letters B»
Эволюция темной энергии может оказаться погрешностью измерений
Темная энергия – одна из главных загадок современной космологии. Считается, что именно она заставляет Вселенную расширяться с ускорением. В последние годы появились данные, которые не вполне укладываются в стандартную модель: скорость расширения меняется не так, как предсказывает теория. Это породило гипотезу о том, что темная энергия может «эволюционировать» со временем. Но не все физики готовы принять столь радикальный вывод. В новой работе доктор физико-математических наук Вячеслав Турышев предложил более прозаичную версию: дело может быть в систематических ошибках измерений.
Дискуссию вызвали новые результаты проекта Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который строит трехмерную карту распределения галактик. Во втором крупном релизе данных (DR2) исследователи обнаружили расхождения между измерениями крупномасштабной структуры Вселенной и параметрами, полученными из анализа реликтового излучения.
По словам Турышева, даже небольшая неточность в определении яркости сверхновых – порядка 0,02 звездной величины – способна привести к заметным расхождениям в расчетах расстояний на космологических масштабах. Сверхновые типа Ia служат «стандартными свечами» для измерения расстояний во Вселенной, и любые систематические погрешности напрямую влияют на выводы о темпах ее расширения.
Второй источник возможных ошибок – так называемый «звуковой горизонт», космическая «линейка», основанная на барионных акустических осцилляциях. Это отпечаток звуковых волн в горячей плазме ранней Вселенной, застывший примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Малейшие неточности в калибровке этого масштаба также могут накапливаться и искажать космологические параметры.