Пустота стала материей – эксперимент впервые зафиксировал превращение
По результатам эксперимента на «Релятивистском коллайдере тяжелых ионов» в Брукхейвенской национальной лаборатории было впервые зафиксировано превращение пустоты в материю. Работы велись в рамках международного проекта STAR Collaboration. Речь идет о получении экспериментальных свидетельств того, что наблюдаемая материя может формироваться из квантового вакуума — среды, традиционно воспринимаемой как «пустота», сообщает computerra.ru.
Исследователям удалось зафиксировать связь между виртуальными частицами, возникающими в вакууме, и реальными частицами, регистрируемыми детекторами. Ключевой результат исследования связан с обнаружением корреляции спинов этих частиц.
Материя из пустоты – результаты эксперимента
В рамках эксперимента ученые анализировали столкновения протонов на околосветовых скоростях. В результате таких столкновений формируются короткоживущие частицы — гипероны, в частности пары Λ и анти-Λ. Их особенность заключается в том, что направление их квантового спина можно восстановить по продуктам распада, что делает их удобным инструментом для изучения фундаментальных процессов.
Читайте по теме: уникальное открытие NASA: тщательное исследование астероида Бенну дало ответ на загадку о потере тепла
Анализ показал, что гипероны «наследуют» свойства от виртуальных кварк–антикварк пар, возникающих в вакууме. Зафиксированный уровень корреляции составил около 18±4%, что позволило напрямую связать квантовые флуктуации с наблюдаемыми частицами.
Впервые получили материю «из ничего» — важность эксперимента
Эксперимент впервые дал возможность проследить процесс, при котором виртуальные частицы — ранее считавшиеся исключительно математическим инструментом теории — переходят в реальное состояние. По сути, речь идет о наблюдении того, как «что-то» возникает из «ничего», что ранее подтверждалось лишь косвенными эффектами.
С точки зрения современной физики, вакуум представляет собой сложную систему, насыщенную флуктуациями квантовых полей. В нем постоянно рождаются и исчезают пары частиц и античастиц, однако их существование крайне кратковременно. Новые данные показывают, что при внесении достаточной энергии — например, в результате столкновений в коллайдере — эти виртуальные пары могут «закрепляться» и превращаться в реальные частицы, доступные для наблюдения.
Пустота «не пустая» — новая пища для размышления для ученых
Эксперты подчеркивают, что результаты напрямую затрагивают одну из центральных проблем современной физики — происхождение массы. В рамках квантовой хромодинамики считается, что значительная часть массы видимой материи возникает не только за счет механизма Хиггса, но и благодаря взаимодействиям внутри вакуума, включая явление нарушения киральной симметрии.
Дополнительный интерес вызывает тот факт, что эффект корреляции исчезает, если частицы разлетаются под большими углами, что указывает на квантовую природу процесса и возможную роль запутанности. Это открывает новое направление исследований, связанное с квантовой энтанглементацией в сильных взаимодействиях.
Несмотря на значимость результатов, научное сообщество призывает к осторожности. Отмечается, что необходимы дополнительные проверки и независимые эксперименты для исключения альтернативных интерпретаций. Тем не менее уже сейчас ясно, что полученные данные открывают новый эмпирический подход к изучению свойств вакуума — одной из самых загадочных областей современной науки.
Ранее на сайте «Пронедра» писали про русский коллайдер: как заброшенный советский проект может обогнать ЦЕРН
