Александр Спирин
Периферическое столкновение с дейтроном иона золота (Au), гамма-фотоны которого взаимодействуют с глюонами (желтым).
Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) – это прежде всего большой круговой циклотрон (БАК – Большой адронный коллайдер), в котором разгоняет до околосветовых, релятивистских, скоростей встречные пучки протонов (ядер водорода). Анализ результатов столкновений этих пучков в БАК позволил открыть загадочную элементарную частицу – бозон Хиггса. Этот бозон, придающий массу частицам, не случайно метафорически называют «частицей Бога». Коллайдер наряду с другими церновскими инструментами постоянно дает поводы усомниться в так называемой Стандартной модели. Главные упреки в адрес Стандартной модели – она не полностью описывает реалии мира и уж совсем не объясняет природу гравитации, над которой бились еще Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн.
|
|
Опыт на Большом адронном коллайдере, в котором почти сталкиваются пучки ионов свинца (Pb). При этом генерируются электромагнитные взаимодействия с глюонами. |
Естественно, что экспериментаторы попытались на ускорителях выделить кварки в свободном виде, но сделать это не удалось. Приложение большей энергии только «укрепляло» связь нуклонов, нейтронов и протонов в ядре атома. На Земле недостижимы уровни энергий, которые существовали после Большого взрыва или в недрах взрывающихся сверхновых звезд. Но ученые все же хотят как-то изучать эти самые кварки, которых три в протоне (два с зарядом +2/3 и один – с 1/3, в сумме +1). Протоны и нейтроны – неизмеримо тяжелее электронов, поэтому первых относят к барионам, а электроны – к лептонам (от «легкий, тонкий, изящный, великолепный»). Положение между, или «мезо», занимают мезоны. Их относят к адронам, участвующим в сильном взаимодействии, удерживающем кварки в нуклонах. Мезон интересен тем, что в отличие от протонов и нейтронов содержит только кварк и антикварк.
|
|
Число глюонов при увеличении энергии только возрастает. Иллюстрации Physorg |
Ранее в ЦЕРНе и Брукхейвене экспериментально доказали, что глюоны очень чувствительны к воздействию на них тяжелых ионов золота и свинца, которые пролетают по касательной по отношению к дейтрону (ядру дейтерия с его протоном и нейтроном). Подобную схему физики называют «ультра-периферической коллизией». Этот метод будет использоваться в новом ускорителе – электрон-ионном коллайдере (EIC), который вскоре должен быть пущен в Брукхейвене.
В опытах с ультра-периферическими столкновениями было показано увеличение «числа», а вернее энергии глюонов (от англ. – glue, клей). Это объясняет невозможность – пока? – выделения их в свободном виде. Но и наблюдения за скрепляющих кварки в протоны и нейтроны глюонами может многое сказать физикам-ядерщикам.
Сегодня трудно поверить, что всего лишь 60 лет назад ученые даже не представляли себе существование глюонов. И вот – физики успешно сталкивают друг с другом протонные пучки. Вполне возможно, что через какое-то время реальной станет перспектива овладения энергией «примордиальных» глюонов, из плазмы которых некогда состояла наша вселенная.
