Буквально спустя миллиардную долю секунды после Большого взрыва все в нашей зарождающейся Вселенной пришло в движение.  Космос наполнился сверхвысокотемпературным ионизированным газом, состоящим из кварков и глюонов – фундаментальных  частиц, существующих в течение очень короткого промежутка времени, прежде чем охладиться и превратиться в более стабильные частицы.

Из них образовались нейтроны и протоны, составляющие привычную  материю. Однако, прежде чем остыть, малая часть этих субатомных частиц хаотично сталкиваясь, сформировали быстроживущие X-частицы.

Художник изобразил абстрактный сценарий Большого взрыва. gremlin / iStock

реклама

 

Однако, несмотря на всю необычность этих загадочных частиц, ученые из технологического института в Массачусетсе, совместно с исследователями из Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), нашли доказательство существования X-частиц в кварк-глюонной плазме, генерируемой ускорителем заряженных частиц  (БАК).

"Мы только в самом начале пути", - отметил в пресс-релизе Ен-Жи Ли, руководитель проекта и доцент кафедры физики в MIT. Очень важно, что именно благодаря этому исследованию ученые впервые смогут изучить X-частицы в мельчайших деталях и составить более полное представление о Большом взрыве".

Структура частиц после Большого взрыва

Частицы X встречаются крайне редко, так как мы не можем наблюдать Большой взрыв каждый день. Но физики давно догадывались, что они могут образовываться в ускорителях частиц в процессе, называемым коалесценцией кварков, когда столкновения  высоких энергий приводят к всплескам плазмы, которые способны имитировать хаотические, первичные процессы ранней Вселенной. И вот теперь ученые из лаборатории Laboratory for Nuclear Science MIT  обнаружили свидетельства того, что X-частицы могут возникать при работе Большого адронного коллайдера (LHC) в CERN (Женева, Швейцария).

Данное открытие было сделано с помощью  искусственного интеллекта, что позволило физикам исследовать  свыше 12 миллиардов столкновений тяжелых ионов, в результате чего образовались десятки тысяч заряженных частиц. Исследуя этот высокоэнергетический коктейль, исследователи MIT обнаружили около сотни X-частиц, в частности, X(3872), которые получили своё название в соответствии с предполагаемой массой  3871,68 МэВ/с . Впервые в истории ученым удалось успешно обнаружить X-частицы в кварк-глюонной плазме с помощью метода, который в будущем может раскрыть их загадочную природу.

X- частицы могут быть абсолютно новым видом субатомных частиц.

"Нам удалось показать, что можно найти определенный сигнал", - сказал Ли в своем пресс-релизе. "В будущем мы хотим исследовать состояние кварк-глюонной плазмы для изучения внутреннего строения X-частиц, что может полностью поменять наши взгляды на то, из какого материала должна состоять Вселенная". Авторами проекта являются члены международной команды исследователей CMS Collaboration, занимающихся сбором информации с одного из детекторов частиц БАК, называемого Компактным мюонным соленоидом.

"Нам давно известно, что нейтроны и протоны служат основными составными частями атомов и материи в целом. Но они, в свою очередь, построены из 3-х кварков, имеющих очень сильную связь друг с другом. "Долгие годы нам казалось, что природа по каким-то причинам решила создавать частицы, состоящие только из 2-х или 3-х кварков", - сообщает Ли в своем релизе. С тех пор как X(3872) была открыта в 2003 году в рамках эксперимента Belle ( в Цукубе, Япония), исследователи высказывали предположения, что X(3872) - это или  адрон (состоящий из двух кварков и двух антикварков) или абсолютно новый вид  молекулы, возникающий из мезонов, а не из атомов, которые в свою очередь состоят из двух кварков. "В настоящее время наши данные соответствуют обоим вариантам", - пояснил Ли. А пока необходимо еще несколько лет исследований, чтобы отличить один из сценариев от другого и "расширить наше представление о видах частиц, которые в изобилии присутствовали в ранней Вселенной".

Астрофизики Корнелльского университета собираются построить в Тихом океане огромный нейтринный телескоп. В результате   будет построено 10 кластеров очень длинных нитей, на которых в общей сложности будет находиться порядка полутора тысяч фотосенсоров. Они будут скользить по волнам Тихого океана, и регистрировать крохотные импульсы нейтрино.

Учёные из университета Оксфорда пытаются понять поведение ближайшей к нам сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* находящейся в самом центре Млечного пути. Таинственный объект ежедневно испускает хаотичные всплески космического радиоизлучения, и это явление до сих пор остается загадкой для исследователей.

Источники:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037026932100294X
https://phys.org/news/2022-01-exotic-particles-quark-glun-plasma.html
https://www.youtube.com/watch?v=xBYKWEH4HfI