Физики из команды ATLAS, работающие на самом мощном в мире ускорителе частиц — Большом адронном коллайдере, только что взорвали научный мир сенсационным открытием: им впервые удалось «поймать за хвост» неуловимые топ-кварки при столкновении ионов свинца. И нет, это не очередной эксперимент ради эксперимента — это реальный шаг к разгадке тайн рождения нашей Вселенной!
Что за зверь такой — кварк-глюонная плазма?
Представьте себе первые мгновения после Большого взрыва. Вся Вселенная — один гигантский космический суп, в котором плавают элементарные частицы. Этот суп ученые называют кварк-глюонной плазмой. В этом супе кварки — главные ингредиенты (те самые частицы, из которых потом собираются протоны и нейтроны), а глюоны — что-то вроде космического клея, который все это хозяйство держит вместе.
Топ-кварк: тяжеловес-рекордсмен
Среди всех кварков топ-кварк — настоящая звезда. Это как Халк среди элементарных частиц: самый тяжелый из всей компании, его масса равна массе молекулы кофеина! Но у этого силача есть забавная особенность — он жутко торопится жить. Время его жизни — всего 5×10-25 секунды. Чтобы прочувствовать эту космическую скорость представьте, что одна секунда так же относится ко времени жизни топ-кварка, как 100 миллионов возрастов Вселенной относятся к одной секунде. Проще говоря, пока вы моргали, целые поколения топ-кварков успели родиться и умереть триллионы триллионов раз!
А зачем нам это вообще надо?
И тут начинается самое интересное. Кварк-глюонная плазма существует всего 10-23 секунды — это безумно мало, но все же дольше, чем живет топ-кварк. Получается, топ-кварк, рожденный в начале существования плазмы, успевает умереть до того, как она исчезнет. А другой топ-кварк может родиться чуть позже и «увидеть» плазму в другой момент ее жизни. Каждый такой топ-кварк, как космический фотограф, оставляет нам «снимок» того, что происходило в плазме в момент его короткой жизни. А физики потом, как детективы, собирают эти «снимки» в единую картину эволюции плазмы.
Что дальше?
Это открытие — настоящий подарок для физиков. Теперь они могут:
- Подсмотреть, как выглядела Вселенная в младенчестве;
- Разобраться, как устроены протоны и нейтроны изнутри;
- Понять, что происходит с частицами в экстремальных условиях.
Когда топ-кварк заканчивает свой короткий жизненный путь, он распадается на W-бозон и нижний кварк. Изучая эти превращения, ученые могут узнать еще больше о том, как устроен наш мир на самом фундаментальном уровне.
Это открытие дает физикам уникальный инструмент для изучения первых мгновений существования нашей Вселенной. И хотя время жизни топ-кварка исчезающе мало, именно эти частицы помогут нам раскрыть одну из величайших тайн мироздания — рождение Вселенной.
