DigitalArtSpace

Исследователи, работающие в рамках проекта STAR на релятивистском коллайдере тяжёлых ионов (RHIC) Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL), входящей в состав Министерства энергетики США, впервые получили экспериментальное подтверждение формирования материи непосредственно из квантового вакуума. RHIC стал первым в мире коллайдером тяжёлых ионов, который позволяет сталкивать ионы золота и протоны, разогнав их до скоростей, близких к скорости света.

В ходе физических исследований был проанализирован миллион столкновений протонов. При этом особое внимание было уделено парам частиц, состоящим из лямбда-гиперонов и их античастиц. Лямбда-гипероны – это нестабильные частицы, распадающиеся за очень короткий промежуток времени, однако они имеют большое значение для понимания устройства материи.

На основе анализа закономерностей распада ученые восстановили квантовый спин этих частиц. Результаты показали, что при рождении лямбда и анти-лямбда в непосредственной близости их спины оказываются идеально выровненными. Спин представляет собой собственный момент импульса элементарной частицы, обладающий квантовыми свойствами и определяющий ее магнитные характеристики.

«Это исследование предоставляет нам беспрецедентную возможность заглянуть в квантовый вакуум, способную радикально изменить наши представления о формировании видимой материи и источнике её основных характеристик», — отметил Чжоудуньмин Ту, физик из BNL и один из авторов научной работы.

Квантовый вакуум представляет собой не пустое пространство, а состояние с колеблющимися энергетическими полями. В нём постоянно возникают и аннигилируют виртуальные частицы и античастицы. На коллайдере RHIC при столкновении протонов высвобождается энергия, достаточная для преобразования некоторых виртуальных пар кварк-антикварк в реальные частицы, которые затем регистрируются детектором STAR.

Исследования спинов лямбда-гиперонов продемонстрировали, что ориентация спинов частиц, появившихся в непосредственной близости, соответствует ориентации спинов виртуальных кварк-антикварковых пар, присутствующих в вакууме. Этот факт свидетельствует о том, что странные кварки, составляющие лямбда-гипероны, являются продуктом единой запутанной пары, образовавшейся в вакууме. Анти-лямбда-гипероны содержат странный антикварк, а лямбда-гипероны – странный кварк, что позволяет прослеживать их происхождение.

По мнению исследователей, выравнивание спинов может свидетельствовать о более сложной квантовой взаимосвязи между лямбда- и анти-лямбда-гиперонами. Тем не менее, эта взаимосвязь прекращается, если частицы образуются на большем расстоянии. В своей работе авторы выдвигают предположение, что на удалённые частицы оказывают более сильное воздействие другие факторы, например, взаимодействие с другими кварками.

Новое исследование открывает возможности для более глубокого понимания взаимодействия кварков, формирующих протоны, нейтроны и другие субатомные частицы. В будущем данную методику планируется использовать при изучении столкновений атомных ядер, а также в экспериментах на разрабатываемом электрон-ионном коллайдере.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.