Найдены доказательства превращения вакуума в материю в ходе эксперимента

Фото из открытых источников

На детекторе STAR в Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) удалось впервые в истории наблюдений отследить, как частицы возникают из пустого пространства, подтверждая давний прогноз квантовой хромодинамики. Открытие совершено в ходе экспериментов с высокоэнергетическими протонными столкновениями.

Исследователям удалось зафиксировать редкие пары «кварк-антикварк», возникшие непосредственно из вакуума, а не в ходе столкновения протонов. Что стало наиболее убедительным на сегодняшний день доказательством того, что материя способна формироваться из того, что классическая физика считает пустым пространством. Появилась возможность ответить на одну из величайших загадок физики: как частицы обретают массу.

Согласно квантовой хромодинамике, идеальный вакуум не является пустым. В нём содержатся постоянные флуктуации, то есть, виртуальные частицы, включающие недолговечные пары «кварк-антикварк». В обычных условиях они рождаются и исчезают практически мгновенно. Однако теория предсказала, что при подведении нужного объёма энергии они способны трансформироваться в реальные частицы, с измеримой массой. В эксперименте STAR при столкновении протонов родился каскад частиц. Известно, что свободные кварки не могут существовать в изоляции, и кварки, которые родились из вакуума, тут же объединились в составные частицы - гипероны.

Команде STAR удалось обнаружить базовое доказательство в форме квантового свойства частиц — спина. Кварки и антикварки, что были рождены из вакуума, имеют коррелированные спины, то есть, общую ориентацию, которая запечатлена в момент их создания. Данная корреляция сохранялась, когда они сформировали гипероны, и даже после того, как последние распались менее чем за десятую долю миллиардной доли секунды. Команда смогла обнаружить эти гипероны с выстроенными спинами и проследить происхождение кварков именно до вакуума.

Это первый случай, когда специалисты отследили весь процесс целиком. Что даёт экспериментальную возможность понимания подобных вакуумных взаимодействий. Исследователи намерены продолжить работу, дабы исключить другие факторы, способные вызвать наблюдаемый сигнал.