Пять микросекунд после Большого взрыва

Большой адронный коллайдер (БАК) в Женеве, от которого некоторые ждут конца света, похоже, уже оправдал многомиллиардные вложения, потребовавшиеся, чтобы этот крупнейший в мире ускоритель частиц заработал. Всего он обошелся странам-участникам проекта в $10 млрд.

Физики из группы, работавшей на CMS (компактный мюонный соленоид, один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц БАКа) в поисках подтверждения Стандартной модели Вселенной, отрапортовали, что смогли создать условия, аналогичные состоянию Большого взрыва. Того самого, с которого началась наша Вселенная. Старший научный сотрудник нью-йоркской Брукхэвенской национальной лаборатории Раджу Венугопалан уже высказался в интервью Associated Press, что «физики всего мира радостно приветствуют это событие».

И немудрено. Этого ждали давно, – собственно, восстановление условий зарождения Вселенной и было одной из задач БАКа, кроме поиска загадочного бозона Хиггса. Конечно, на самом деле, воссозданы не сами невероятные космические условия времен начала мира. Суть открытия – физики смогли получить материю той плотности, какая, по их предположениям, характеризовала ткань мира во время Большого взрыва.

Кварки обычно связаны глюонами в группы по два или три, но непосредственно перед Взрывом материя была так напряжена и раскалена, что они могли высвобождаться, превращаясь в свободный поток кварков и глюонов. Ранее физики уже получали сигнал, который мог бы свидетельствовать об этой глюонно-кварковой плазме, в столкновениях ионов, более тяжелых, чем те, с которыми работает CMS. На снимках это выглядит так, что некоторые частицы разлетаются друг от друга на субсветовых скоростях под одним и тем же углом – будто они как-то друг с другом связаны.

Подобное явление, окрещенное «барьерным эффектом» (ridge effect), уже наблюдали на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов в Брукхэвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке, работая с ионами золота. Его приписывают частицам, исходящим от материи с одинаковой плотностью. В момент столкновения возникает что-то вроде барьера; его изучение нужно для понимания того, как формируется кварко-глюонная плазма, – очень плотная, раскаленная материя, существовавшая в первые микросекунды после Большого взрыва.

Дмитрий Харцеев из нью-йоркской лаборатории говорит, что схожесть наблюдений за протонами в CMS и за тяжелыми ионами в Брукхэвенской лаборатории очень интересна. Она показывает, что поведение кварков и глюонов при очень высокой плотности материи универсально.

Пока неясно, действительно ли физики увидели кварко-глюонную плазму, но они на это надеются. Гидо Тонелли, отвечающий за связи группы CMS с общественностью, говорит, что в течение нескольких месяцев эти выводы могут быть подтверждены. Эксперимент планируется проводить в течение 18 месяцев, и эти наблюдения необыкновенно важны. Без воссоздания этих условий существования вещества Вселенной нельзя понять, как кварко-глюонная плазма превратилась в обычную ядерную массу, из которой мы все устроены. И то, как материя выглядела в момент образования Вселенной, позволяет понять, какие силы действуют в универсальном пространстве в каждый момент нашего нынешнего существования.

По большому счету, именно здесь лежит важнейший путь к новым источникам энергии и новым способам передачи информации в пространстве. Это возможность выйти за пределы Стандартной модели Вселенной, то есть «перейти к новым пространственно-временным интервалам», как формулирует это Сергей Денисов из Института физики высоких энергий. Неудивительно поэтому, что люди воспринимают Большой адронный коллайдер и другие крупные ускорители частиц очень лично, переживая даже при упоминании в газетах названий частиц, смутно знакомых по урокам физики. Сейчас, когда БАК начал давать столь важные данные, исследователи оказались на такой территории, куда еще не ступали. И, наверное, десяток миллиардов долларов – не такие уж большие деньги за то, чтобы понять, каким образом появился мир.

Мария Молина