Физики впервые зафиксировали процесс рождения массы из квантового вакуума
Группа исследователей (коллаборация STAR), работающая на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории, сообщила о первом наблюдении процесса возникновения частиц из пустого пространства. Это открытие может помочь разгадать одну из фундаментальных загадок физики: как именно частицы обретают массу.
Согласно квантовой хромодинамике (КХД) — передовой теории, описывающей сильное взаимодействие, которое удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, — идеальный вакуум не является абсолютно пустым. Пространство наполнено постоянными энергетическими флуктуациями, в результате которых на ничтожные доли секунды возникают и исчезают так называемые виртуальные частицы. Одними из таких частиц являются кварк-антикварковые пары.
В обычных условиях эти пары аннигилируют практически мгновенно. Однако теория КХД предсказывает, что при подаче в вакуум достаточного количества энергии эти флуктуации могут превратиться в реальные, поддающиеся обнаружению частицы с измеримой массой. Именно этот процесс впервые удалось зафиксировать команде STAR.
В ходе эксперимента ученые сталкивали в вакууме высокоэнергетические протоны. Столкновения порождали поток новых частиц, часть из которых представляла собой кварк-антикварковые пары, извлеченные непосредственно из вакуума. Поскольку кварки не могут существовать в изолированном виде, они мгновенно объединялись в составные частицы — гипероны. Эти гипероны, в свою очередь, распадались менее чем за десятую долю миллиардной доли секунды.
Доказать вакуумное происхождение этих кварков удалось благодаря их спину. При рождении из вакуума кварк и антикварк получают скоррелированные спины. Физики обнаружили, что эта первоначальная квантовая связь (выравнивание спинов) сохраняется даже после того, как кварки входят в состав гиперонов. Именно фиксация таких спин-выровненных гиперонов в продуктах распада протонов позволила подтвердить их вакуумную природу.
Залогиньтесь, чтобы писать комментарии