- Как вы пришли в науку?

Астгик Торосян, инженер-программист, лаборатория информационных технологий:

Все началось с любви к математике. Как известно, в теоретической физике математики очень много (если вообще не все). После школы встал вопрос выбора профессии, тогда было «модно» идти в экономисты; мне же всегда нравились точные науки, в частности математика, и я также решила пойти по этой дороге. Однако впоследствии я поступила на кафедру прикладной математики и информатики, а спустя два года перешла на кафедру теоретической физики. Работать над кубитами (кубит, или квантовый бит, - единица квантовой информации) предложил мой руководитель дипломной работы, а после окончания университета я поступила к нему на работу в Объединенный институт ядерных исследований. Здесь и начался мой путь.

Мария Фомина, младший научный сотрудник, лаборатория ядерных проблем:

В школе мне всегда легко давалась математика, физика. Поэтому когда пришло время выбирать профессию, я точно знала, что она будет связана с точными науками. Выбрала физический факультет Воронежского государственного университета. Когда нужно было выбирать уже более узкую специальность, решила, что медицинская физика, а именно применение ядерной физики в медицине, мне вполне подойдет - и интересно, и для девушки подходяще. По этой специальности и закончила бакалавриат, но в магистратуру поступила на специальность «ядерная физика». На первом курсе магистратуры мне предложили поехать в Дубну, сначала на практику, а потом и на диплом. Что я и сделала. Именно в Дубне я связала свою жизнь с самой интересной, загадочной и распространенной частицей на Земле - нейтрино.

Александра Фризен, младший научный сотрудник, лаборатория теоретической физики:

Мне кажется, что приход в науку - это всегда случайно, на самом деле. Сначала ты учишься. Я училась на физфаке в Саратовском университете. Специальность у меня была - динамика нелинейных систем. Колебания, волны, радиофизика. Курсу к третьему я просто поняла, что мне надоело этим заниматься. Потому что все одно и то же, но под разным соусом. И у нас как раз начали читать курс теоретической физики. Я пошла на кафедру теоретической физики и сказала: «Возьмите меня к себе!» А потом я приехала в Дубну, на конференцию, и решила остаться. Планов заниматься наукой у меня на третьем курсе точно не было. У меня были планы вплоть до того, чтобы уйти и заняться чем-нибудь другим. Так что это вышло случайно. В Дубне я нахожусь с пятого курса, то есть с 2006 года. Во-первых, мне понравился город. Во-вторых, мне понравился институт. И в-третьих, меня действительно что-то задело в том плане, что интересно стало. Хотя, конечно, это не совсем «возьмите меня к себе» было. Я же приехала на конференцию. На подобного рода мероприятиях, особенно на летних школах для молодых ученых, иногда сами профессора подходят и занимаются саморекламой. У нас на кафедре в Саратове все это знали и посоветовали мне там присмотреться. Так я нашла научного руководителя.

Вы знаете, в XVII-XVIII вв. были такие специально обученные люди, которые спаивали людей, и потом те, кого напоили, неожиданно просыпались матросами на кораблях. Вот эти конференции проходили примерно так же. Что происходит? Слегка напоят, а проснешься уже на корабле!

- Какова тематика вашей научной работы?

А. Торосян:

Знаете, что такое кубит - квантовый бит? Вот я занимаюсь теорией квантовых вычислений. Мы рассматриваем квантово-механические системы (двух кубитов и пары кубит-кутрит), которые можно описать матрицей плотности. Имея в руках матрицу плотности, можно исследовать свойства перечисленных систем, находить условия сепарабельности (или перепутанности), мерить степень перепутанности, давать классификацию орбит соответствующих групп в соответствии с вырождениями матрицы плотности и многое другое.

М. Фомина:

Я физик-экспериментатор, сейчас работаю над экспериментом DANSS , который проходит на Калининской АЭС. Этот эксперимент решает сразу две задачи: фундаментальную - лучше понять природу нейтрино, и прикладную - использовать нейтрино для мониторинга безопасности работы АЭС.

Нейтрино - это самая распространенная во Вселенной частица, но при этом она одна из самых малоизученных: она не имеет заряда, а значит, не участвует в электромагнитных взаимодействиях и не входит в состав окружающего нас вещества. До сих пор не удается измерить ее массу - существуют только ограничения. Есть еще одно интересное явление, связанное с нейтрино, - нейтринные осцилляции. Что это такое? Есть три типа нейтрино - электронное, мюонное и тау-нейтрино. Это разные частицы с разными массами, но при свободном движении они могут превращаться друг в друга, то есть если от источника летит мюонное нейтрино, то при удалении от него можно наблюдать уже электронное или тау-нейтрино. Как раз за открытие нейтринных осцилляций, доказывающих наличие массы у частицы, и была вручена Нобелевская премия по физике в 2015 году (согласно Стандартной модели нейтрино не имеет массы).

Самым мощным источником нейтрино на Земле являются атомные станции. Во время выгорания ядерного топлива (в основном урана) образуется огромное количество реакторных нейтрино (если быть точным, то электронных антинейтрино), при этом нарабатывается оружейный плутоний. И каждое нейтрино несет некую информацию о том, что произошло в реакторе, потому что энергия нейтрино напрямую зависит от того, как выгорает топливо, какие элементы в данный момент там сгорели, какова мощность реактора. Соответственно, зная так называемый энергетический спектр этих частиц, можно сказать, что у нас на данный момент топливо состоит из такого-то количества урана, такого-то количества плутония, которое уже наработалось. Также можно сказать, какова тепловая мощность реактора в данный момент.

Однако это просто только на словах. Во-первых, как я уже сказала, нейтрино трудно регистрировать. Во-вторых, АЭС - закрытые объекты, а для такого мониторинга детектор надо поставить близко к реактору - в нескольких метрах. А детектор - это так называемая сцинтилляционная жидкость, и она горючая, плюс ее нужно очень много - это гигантские детекторы. Поэтому на практике раньше такого мониторинга не получалось.

Мы работаем прямо на реакторе Калининской АЭС, и у нас сцинтиллятор, не жидкий, а твердый - полистирол, и устройство наше компактное. То есть это кубический метр пластика - вот и весь детектор. Если поставить три таких куба вокруг активной зоны (реактор - это большой цилиндр порядка трех метров в диаметре и столько же - высотой), то мы сможем получить его «томографию»: с точностью 10-15 см понять, где уран выгорает быстрее, где сколько плутония, где какие температуры. Это позволит не только повысить безопасность, но и оптимизировать эксплуатацию. А это деньги.

Мониторинг активной зоны реактора - это прикладная задача нашего детектора. Но существует и фундаментальная (и для меня как физика более интересная) задача - поиск короткопробежных осцилляций нейтрино в четвертый тип нейтрино - стерильное. Многие эксперименты, которые ставили для исследования реакторных нейтрино, показывали дефицит частиц, то есть детекторы регистрировали меньшее количество частиц, чем предполагалось. Это явление называют «аномалией реакторных антинейтрино». Одним из объяснений этого дефицита является возможность существования четвертого типа нейтрино - стерильного. Вот поиск осцилляций в это состояние и является фундаментальной задачей нашего детектора. Детектор DANSS работает с 2016 года, сейчас идет набор статистики. То есть, если они есть, мы это можем увидеть. Если их нет, мы это тоже увидим. Ведь измерять нейтрино так трудно, что существует вероятность того, что на других детекторах их просто пропустили, а мы измерим точнее - наш детектор находится всего в 11 метрах от активной зоны реактора, и вообще, никакого дефицита, аномалии не увидим. Доказательство или опровержение чего-то нового - это всегда интересно, как минимум. Ведь очень здорово себя считать причастной к какой-либо «новой» физике.

А. Фризен:

Чем я сейчас занимаюсь? Сейчас объясню. Во Вселенной существует два способа образования массы. Первый механизм - на самом элементарном уровне: изначально безмассовые элементарные частицы становятся массивными через механизм Хиггса. Поэтому все частицы, которые составляют Стандартную модель, имеют массу. И на самом деле этот факт очень сильно нарушает глобальную симметрию во Вселенной. На этом природа не остановилась и все яйца в одну корзину складывать не стала. Кварки начинают взаимодействовать между собой, чтобы образовать адроны. И получается так, что это взаимодействие обретает массу. Это второй механизм. То есть был кварк в 5 МэВ, он начал взаимодействовать с соседями и стал весить 300 МэВ. И вот этот сильновзаимодействующий кварк, находящийся внутри протона, из протона вытащить нельзя - есть такое правило. И естественно, наверное, у ученых возникла идея: как же эти кварки можно достать и могут ли они вообще быть свободными? Тогда делаем мысленный эксперимент: мы начинаем ядро сжимать. Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из кварков и глюонов. Если мы его сжимаем, протоны и нейтроны начинают между собой перекрываться. Они перекрываются, и уже становится непонятным, какой кварк какому нуклону принадлежит. И о таком состоянии говорят, что произошел фазовый переход, то есть кварки освободились. Это состояние называется кварк-глюонной плазмой, предполагается, что вся наша материя была в таком состоянии сразу после Большого взрыва.

Предполагается. Но эта кварк-глюонная плазма до сих пор вызывает очень много споров среди ученых. Для того чтобы ее найти, как раз и проводятся эксперименты, например на LHC, а в Дубне будут проводиться на коллайдере NICA. И я занимаюсь - в теоретическом смысле - поиском фазового перехода от состояния адронной материи, привычной нам, к состоянию кварк-глюонной плазмы. Предполагается, что там должен существовать фазовый переход. И на самом деле, возможно, даже два типа фазовых переходов: очень мягкий, когда кварки могут сосуществовать с адронами, и жесткий, когда сначала были только адроны, а потом сразу кварки и глюоны. Но нужно понимать, что эти процессы совсем не похожи на то, что мы себе представляем в нашем обычном, большом и классическом (в смысле не микро- и не квантовом) мире. Кварк-глюонная плазма существовала всего 0,1 секунды после Большого взрыва и в очень ограниченном объеме. И потом произошел искомый переход. Мы развиваем модель того, как он мог произойти. Очень ограниченный объем. Крайне ограниченное количество времени. Потом сразу начинает происходить расширение этой материи. Начинается охлаждение, и мы уже не видим эти свободные кварки. Мы их видим уже в адронах, пионах (π-мезонах), резонансах и каонах (К-мезонах), да в чем угодно! И вот самый интерес - как раз именно в том, чтобы найти и понять, возможно ли это состояние кварк-глюонной плазмы, освобождение кварков и глюонов, или нет.

- Какие у вас планы на будущее?

А. Торосян:

Хотелось бы продолжить работать в этой сфере; мне нравится заниматься аналитическими, а также численными расчетами, используя системы компьютерной алгебры. Мы рисуем многомерные объекты, считаем вероятности перепутанности, получаем новые формулы и приходим к красивым выводам. Очень нравится быть частью всего этого.

М. Фомина:

Если сказать коротко о моих планах на будущее, то это наука, наука и наука. Я уже не представляю себя в другом направлении физики, не говоря уже о других специальностях. Нейтринная физика сейчас очень актуальна во всем мире. О другом разделе физике не приходится думать вообще. Поэтому для меня очень важно продолжить участие в эксперименте DANSS и защитить кандидатскую диссертацию - это и является самыми важными планами на ближайшее будущее.

А. Фризен:

Сложный вопрос. У меня, наверное, есть интерес к астрофизике. Там есть такой объект, как нейтронные звезды, которые позволяют предположить, что внутри них материя может находиться в состоянии кварк-глюонной плазмы. Потому что это очень маленькие, компактные и горячие объекты. Интересуют черные дыры. Возможно, я этим займусь вдобавок. Потому что это пересекающиеся области. И человек, который изучает нейтронные звезды, очень широко использует в том числе и ту модель, которой я занимаюсь.

КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА

(хромоплазма) - гипотетич. состояние сильно взаимодействующей материи, характеризующееся отсутствием удержания цвета. В этом состоянии цветные и глюоны, пленённые адронами в адронной материи, освобождаютсяи могут распространяться как квазисвободные частицы по всему объёму плазменной материи - возникает "цветопроводимость" (аналогично появлению электропроводности в обычной электрон-ионной плазме). По совр. представлениям, это состояние образуется при высоких темп-pax и/или больших барионных плотностях равновесной адронной материи (рис. 1).

Рис. 1. Фазовая диаграмма сильно взаимодействующей материи; Т - темп-pa, n B - плотность барионного заряда.

Характер перехода адронной материи в состояние К.-г. п. ещё недостаточно изучен, хотя и имеются указания на то, что он резкий, обладает большой скрытой теплотой и сильно меняет плотность энтропии. флуктуации ядерной плотности, где она сильно превышает ср. плотность, происходит переход нуклонной фазы в кварк-глюонную). На основе этой идеи предпринимаются попытки построить теорию т. н. кумулятивных процессов, происходящих в релятивистских ядерных столкновениях. спонтанным нарушением симметрии физ. вакуума в температурной квантовой хромодинамике (КХД) и с асимптотической свободой - убыванием эфф. цветового заряда с уменьшением расстояния между цветными частицами, с ростом темп-ры и/или плотности. Т. о., в рамках КХД можно ожидать возникновения нек-рой критич. (предельной) темп-ры (плотности), выше к-рой существование ядерной материи невозможно. сильного взаимодействия элементарных частиц (т. н. модель статистич. бутстрапа ). Эта темп-pa считалась даже непреодолимым верх. пределом, подобным абс. нулю. Впоследствии было высказано предположение, что она является темп-рой фазового перехода адронной материи в новое, неизвестное тогда состояние. С развитием КХД стало ясно, что это состояние - К.-г. п. Решётки метод). Наиб. надёжные результаты относятся к квантовой динамике глюонных полей, где кварки рассматриваются лишь как статич. источники. В этом случае получено свидетельство в пользу удержания цвета и существования фазового перехода 1-го рода при темп-ре T c ~200 МэВ, причём вычисленные наблюдаемые величины (напр., темп-ра перехода, скачок плотности в точке перехода) находятся в хорошем согласии со значениями, найденными из феноменологич. описания адронной спектроскопии и из процессов глубоко неупругого рассеяния. Т с резко меняется зависимость плотности энергии от темп-ры (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость плотности энергии от темп-ры (численный расчёт при нулевой плотности барионного заряда).

При Т<<Т c численные данные хорошоаппроксимируются плотностью энергии идеального адронного газа с известным из опыта и используемым в вычислениях спектром масс реальных адронов, а при T>>T c - ф-лой Стефана - Больцмана e(T)=sT 4 с коэф. s, как у идеального газа безмассовых кварков и глюонов. энергия и сжатие могут быть достаточными для достижения фазы К.-г. п. при использовании уже функционирующих ускорителей, переоборудованных для ускорения тяжёлых ионов (см. Релятивистская ядерная физика ).Не решённой до конца проблемой является идентификация формирования К.-г. п. Сложность её связана гл. обр. с тем, что К.-г. п. образуется на большом фоне, обусловленном обычными процессами сильного взаимодействия, и существует лишь нек-рую часть полного времени эволюции адронной системы. В качестве наиб. важных сигналов, дающих информацию о формировании К.-г. п., предполагается использовать образования лептонных , эмиссии прямых фотонов и события аномально большого числа рождений странных частиц. Лит.:1) Шелест В. П., Зиновьев Г. М., Миранский В. А., Модели сильновзаимодействующих элементарных частиц, т. 2, М., 1976; 2) Фейнберг Е. Л., Термодинамические файрболы, "УФН", 1983, т. 139, с. 3; 3) Г о р е н ш т е й н М. И. и др.. Точно решаемая модель фазового перехода между адронной и кварк-глюонной материей, "ТМФ", 1982, т. 52, №3, с. 346; 4) Gorenstein M. I., L i р s k i k h S. I., Z i n о v j e v G. M., Model of deconfinement phase transition in baryonic quark-gluon bag system, "Z. Phys. Ser. C", 1984, v. 22, p. 189; 5) S h u r у a k E. V., Quantum chromodynamics and the theory of superdense matter, "Phys. Repts", 1980, v. 61, p. 71; 6) S a t z H., Critical behaviour in finite temperature QCD, "Phys. Repts", 1982, v. 88, p. 349. В. П. Шелест.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое "КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА" в других словарях:

- (хромоплазма) состояние вещества в физике высоких энергий и физике элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме. Содержание 1 Общее… … Википедия

Плазменная лампа, иллюстрирующая некоторые из наиболее сложных плазменных явлений, включая филаментацию. Свечение плазмы обусловлено переходом электронов из высокоэнергетического состояния в состояние с низкой энергией после рекомбинации с ионами … Википедия

Плазма (греч. πλάσμα вылепленное, оформленное): Плазма ионизированный газ. Кварк глюонная плазма Плазма приём создания изображения в компьютерной графике. Плазма крови жидкая часть крови, в которой взвешены форменные… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Плазма (значения). Плазменная лампа, иллюстрирующая некоторые из наиболее сложных плазменных явлений, включая филаментацию. Свечение плазмы обусловлено переходом … Википедия

Плазма в космич. пространстве и космич. объектах. К. п. условно можно разделить по предметам исследований: околопланетная, межпланетная плазма, плазма звёзд и звёздных атмосфер, плазма квазаров и галактич. ядер, межзвёздная и межгалактич. плазма … Физическая энциклопедия

Кварк глюонная плазма (хромоплазма) состояние вещества в физике высоких энергий и физике элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме.… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Материя. Материя (от лат. māteria «вещество») объективная реальность, содержимое пространства, одна из основных категорий науки и философии, объект изучения физики. Физика описывает… … Википедия

Материя фундаментальное научное понятие, связанное с любыми объектами, существующими в природе, о которых мы можем судить благодаря нашим ощущениям. Физика описывает материю как нечто, существующее в пространстве и во времени (в пространстве… … Википедия

Теоретическое описание сильных взаимодействий одна из наиболее разработанных и вместе с тем бурно развивающихся областей теоретической физики элементарных частиц. Несмотря на то, что фундаментальная природа сильных взаимодействий понята (цветовое … Википедия

Книги

Маленькая книга о большой теории струн , Габсер , Стивен , Теорию струн часто называют «теорией всего», потому что ее цель - описать все фундаментальные силы взаимодействия во Вселенной, включив в себя гравитацию, квантовую механику и теорию… Категория:

В пригороде Женевы, Швейцария, за цветущими лугами скрывается склад с лифтом, который едет только вниз. На глубине сотен метров, внутри восьмиугольной полой трубы, напоминающей большой сарай, располагаются гиперкомпксные детекторы, фиксирующие столкновения протонов. Ученые, задействованные в эксперименте на БАКе, решили получить странное вещество, которое скорее всего наполняло новорожденную Вселенную спустя мгновение после Большого Взрыва. Так называемая кварк-глюонная плазма создавалась в лабораторных условиях и до этого, путем столкновения сравнительно крупных атомов свинца. На этот раз исследователи решили столкнуть между собой ничтожно малые протоны, и то далеко не все.

Важность результатов исследования, опубликованного на днях в журнале Nature Physics , станет ясна обывателю далеко не сразу. В основном использование протонов позволит обеспечить более точный способ анализа кварк-глюонной плазмы. По словам исследователя Ливио Бьянки, протон-протонные столкновения позволят избежать получения большого количества ненужных, хаотических данных, на анализ которых уйдет слишком много времени. Открытие также позволит физикам изучить механизм столкновения протонов и, возможно, в будущем благодаря этому открыть другие, пока неизвестные науке частицы, как в свое время это произошло с бозоном Хиггса.

Все протоны и нейтроны состоят из двух сортов кварков, элементарных частиц, но помимо них существуют еще четыре сорта (или «аромата»), и в результате совокупности всех шести разновидностей этих частиц и получаются огромное разнообразие более крупных частиц. Клееподобные частицы, глюоны, удерживают кварки вместе, обычно парами или тройками, а потому одиночный кварк найти практически невозможно, поскольку сила притяжения между ними с расстоянием растет, а не ослабевает. Тем не менее, стоит подать на них энергию, и кварки превращаются в «горячий суп», где все они плотно связаны как идеальная жидкость. Это и есть кварк-глюонная плазма, которая так интересует ученых.

Ученые, работающие на коллайдере, знали о существовании этого квантового супа из опытов по высокоэнергетическим столкновениям атомов золота или свинца, которые производились на коллайдере США RHIC и LHC. Но чтобы на самом деле объявить об открытии этого вещества, им нужно было добыть несколько вещей. В частности, им был необходим разогретый до триллиона градусов шар жидкой плазмы, поскольку при таких условиях свойство кварков, известное как «strangeness enhancement», позволяет разделить потоки частиц на синглеты, то есть на выходе ученые получили бы единичные кварки. Но как осуществить подобную операцию?

Исследователи CERN достигли вышеупомянутого состояния, сравнив выход экзотических каонов и лямбда-частиц (каждая из которых содержит один из видов кварков, «странный» кварк), частицы кси (которая содержит два таких кварка) и частицы омега (которая содержит три) в результате протонных столкновений. Соответственно, чем больше странных кварков, тем больше выход. Во время столкновения протонов образуются частицы разного размера, и больше частиц на выходе означало бы и повышенную долю странных кварков в них.

Детектор ALICE, разработанный специально для определения подобных микроскопических операций, отлично справляется со своей задаче благодаря сложному массиву детекторов, размещенных под защитной оболочкой. Подобная работа может показаться весьма спекулятивной, и это так: ученые не утверждают, что в результате протон-протонных столкновений они уже обнаружили кварк-глюонную плазму. Несмотря на это, ALICE и другие детекторы CERN CMS и ATLAS объединяют сотни физиков, которые ищут аналогичные результаты. На этой неделе эксперимент со столкновением протонов был проведен лишь на половину той мощности, на которую способен LHC. БАК наконец вернулся в работу после многомесячных технических работ, а значит эксперимент будет продолжаться и изучение элементарных частиц возобновится в ближайшее время.

Доктор физико-математических наук И. РОЙЗЕН.

Весной прошлого года в Центре европейских ядерных исследований (ЦЕРН) была получена кварк-глюонная плазма (см. "Наука и жизнь" № ). Это безусловно выдающееся достижение экспериментальной физики омрачено одним обстоятельством. Плазма, возникшая на миллиардные доли секунды, исчезает, порождая ливни вторичных частиц. А те, в свою очередь, реагируют между собой и распадаются на множество осколков последующих поколений. В результате до исследователей доходило только отдаленное эхо произошедшего события. О положительных результатах эксперимента приходилось судить лишь по совокупности косвенных данных. И только новые эксперименты на мощнейшем ускорителе тяжелых ионов на встречных пучках (коллайдере) RHIC, построенном недавно в США, позволят провести прямые наблюдения за материей в том состоянии, в котором она была в первые мгновения после рождения Вселенной.

Если рассматривать гроздь винограда издали, то она покажется единым целым. Подойдя ближе, мы увидим отдельные ягоды, которые "упакованы" вместе посредством некоего связующего каркаса. Предположим, что нам повезло и гроздь оказалась спелой. Тогда легким встряхиванием или пощелкиванием ягоды можно обсыпать, то есть сделать их "свободными", не связанными одна с другой. Размяв ягоды (как это делают при производстве вина) или разрушив их оболочки посредством достаточно энергичного соударения (например, пересыпая без должной осторожности из одного ящика в другой), мы убеждаемся, что внутри их имеются косточки, которые плавают в некоей желеобразной среде. Приложив еще большее разрушающее воздействие и воспользовавшись простеньким микроскопом, можно убедиться, что и косточки тоже не представляют собой сплошной и совершенно однородный монолит.

Прошу прощения у читателя за такое легкомысленное вступление к вполне серьезному разговору и хотел бы в этой связи процитировать рано ушедшего из жизни прекрасного поэта и физика Г. И. Копылова:

"Умей вопросы лишь поставить!
Вселенная - она проста ведь!
Порядок строг у ней на дне...
А что сумбур - так он извне..."

Слово "извне" тут, вероятнее всего, подразумевает - в наших головах. При всей своей наивности описанный выше пример уже содержит в себе указание, которое является стержневым для всего, о чем пойдет речь дальше: у нас есть два средства для проникновения в недра вещества - это давление и температура (последняя выступает в нашем примере неявно как энергия соударения частиц-виноградин). Иными словами, чтобы проникнуть в суть вещей, необходимо эти вещи так или иначе разрушить. Вряд ли стоит еще раз подробно рассказывать о том, что при нагревании твердые тела сначала плавятся (при этом атомы "вырываются" из узлов кристаллической решетки), а затем превращаются в газ, в результате чего атомы становятся почти свободными и, стало быть, в принципе, открывается возможность изучать каждый из них по отдельности. При дальнейшем повышении температуры их скорости возрастают, и из-за сильных разрушительных столкновений с них постепенно облетают все электроны и получается так называемая плазма (вот уже и появилось одно нужное нам слово, хотя еще совсем не та плазма, которая нас сейчас интересует). Это происходит при температурах в несколько тысяч градусов. Когда же становится совсем горячо (миллионы градусов, как в недрах Солнца), рассыпаются и сами атомные ядра - остаются лишь протоны, нейтроны и другие "элементарные" частицы; возникает адронная плазма. Но и такая температура - еще "собачий холод" по сравнению с той жарой, в которую нам вскоре предстоит мысленно погрузиться.

Менее очевидно, но тоже верно и то, что все перечисленные выше метаморфозы материи могут быть достигнуты и без повышения ее температуры, а посредством сжатия. Дело в том, что расхожие и общепринятые положения о несжимаемости кристаллов и жидкостей применимы только к весьма ограниченной области давлений, с которыми мы обычно имеем дело. По существу, всегда подразумевается: "несжимаемы по сравнению с легко сжимаемыми газами", что уже совсем верно. В действительности они еще как сжимаемы, но только не обычными прессами - необходимо значительно большая сила сжатия. Такая компрессия может быть достигнута в ударном (кратковремен ном) режиме - примером тому служит водородная бомба: в результате взрыва оболочки (атомной бомбы) происходит такое сжатие ее дейтериево-тритиевой "начинки", что запускается термоядерная реакция. Но наиболее надежное средство для достижения этой цели - могучие силы гравитационного притяжения, которые реализуются в таких плотных космических объектах, как, скажем, белые и черные карлики или нейтронные звезды. Ну и, конечно же, всего этого можно добиться совокупным воздействием давления и температуры - так чаще всего и бывает.

Все сказанное относится и к тому очень специфическому состоянию вещества, которое, по всей вероятности, возникает при еще более высоких температурах и давлениях (речь о нем пойдет ниже). Но прежде чем перейти непосредственно к этой теме, мы хотели бы обсудить более общий вопрос, обязательно возникающий у прагматически настроенного читателя, да и не только у него: кому и зачем все это нужно? Такой вопрос уже много раз адресовался исследователям в области фундаментальной науки - от "чистой" математики до теории электричества и ядерной физики, - и каждый раз ответ был один и тот же: сейчас не знаем, но уверены, что эти исследования найдут широкое практическое применение. Так всегда и получалось. Справедливости ради стоит отметить, что в истории с ядерной физикой даже многие выдающиеся ученые поначалу были уверены в обратном. Что из этого получилось, мы теперь знаем. Но у проблемы есть и другой аспект. Вряд ли кто-нибудь рискнет сейчас настаивать на том, что астрофизика (наука о строении и свойствах звезд и далекого космоса) и тесно связанная с ней космология (наука о возникновении и эволюции Вселенной) станут использоваться столь же явно в обозримом будущем (другое дело, геометрическая астрономия - та хотя бы нужна для навигации). А коли так, то "нам ли, брошенным в пространстве, обреченным умереть" тратить впустую свою драгоценную и невосполнимую жизнь на всю эту заумь? И тем не менее неослабевающий интерес, проявляемый к подобному кругу вопросов со стороны не только ученых, но и огромного числа просто любознательных людей, ощущающих себя каким-то образом причастными ко всем этим "фантасмогориям", несомненно показывает, что не хлебом единым жив человек и что на то он и homo sapience, чтобы время от времени смотреть на звезды и думать о них (правда, длительное созерцание этих загадочных и манящих точек приводит подчас и к таким непостижимым извращениям, как астрология, - см. "Наука и жизнь" №№ , 2000 г.). Кварк-глюонная плазма, к рассказу о которой мы сейчас приступаем, принадлежит, думается, к тому же кругу явлений природы.

Сейчас уже все знают (всего лишь тридцать лет назад об этом догадывались только отдельные ученые!), что многие элементарные частицы - так называемые адроны - вовсе не элементарны, а "состоят" из кварков и "склеивающих" их глюонов (чем не виноградины! - но есть и очень существенное отличие). Слово "состоят" взято нами в кавычки, потому что кварки и глюоны - это частицы, которых в обычных условиях нет: они всегда связаны в адронах и никогда не бывают свободными! (См. "Наука и жизнь" № 8, 1994 г.) Любая попытка "растащить" их на расстояние, намного превышающее 10 -13 см - типичный размер адрона, - неизбежно приводит к неограниченному возрастанию их энергии, что и означает полную бесперспективность такого занятия. Это их свойство принято называть конфайнментом (в переводе с английского - тюремное заключение). Оно описывается посредством придания им некоего специфического квантового числа, именуемого цветом, который, конечно же, не имеет ничего общего с созвучным ему зрительным образом (см. "Наука и жизнь" №№ , 2000 г.). В рамках этой терминологии конфайнмент означает невылетание (удержание) цвета: в свободном состоянии могут существовать только "белые" объекты - иначе говоря, определенные сочетания цветов, скажем красный + синий + зеленый или красный + антикрасный (в отличие от оптики такой здесь тоже возможен - он присущ определенному типу антикварков). Первый вариант отвечает протонам, нейтронам и вообще барионам (запомним это слово) - каждому кварку приписывается так называемый барионный заряд +1/3, а значит, каждому бариону - барионный заряд +1. Второй вариант - это мезоны, у них барионного заряда нет (так как барионный заряд антикварков равен -1/3). Полный барионный заряд изолированной системы частиц равен, очевидно, разности между числом барионов и антибарионов в ней. Подобно электрическому заряду, он сохраняется, и барионы хотя бы одного типа должны быть стабильны. Это протоны. По той же причине среди мезонов может и не быть стабильных - и таковых действительно нет (правда, часто так называют живущие очень долго - больше 10 -17 секунды!). Ведь ничто не мешает кварку и антикварку, составляющим мезон, в конце концов проаннигилировать, взаимно уничтожив свои барионные заряды. Здесь мы ставим точку в изложении хорошо известных положений, которое было необходимо, чтобы в дальнейшем избежать постоянных экивоков на множество других статей по этому поводу.

Теперь уже все готово для формулировки утверждения, которое представляет собой цель и смысл всего нашего повествования: конфайнмент присущ кваркам и глюонам только в "обычных" условиях (вспомним о "несжимаемости" кристаллов и жидкостей!), а в некоторых особых условиях его может и не быть. Физический смысл этих "особых условий" все тот же - при низких температурах (формально при Т = 0К) по мере сжатия тяжелого ядра отдельные его нуклоны начинают "налезать" друг на друга (на языке квантовой механики - перекрываются их волновые функции). В результате кварки и глюоны, принадлежащие при обычных внутриядерных условиях отдельным нуклонам, утрачивают своих "хозяев", раскрепощаются - "свой" и соседний нуклоны становятся для них неразличимыми - и начинают свободно перемещаться внутри всего объема сжатого ядра. Конечно, они по-прежнему подвержены конфайнменту, но размер "тюремной клетки" становится намного больше. А если таким же образом сжимаются N ядер, объем возрастает еще в N раз. При достаточно большом числе ядер он может стать вполне макроскопическим и даже огромным. И внутри всего этого объема кварки и глюоны будут перемещаться как обычные свободные частицы (подобно молекулам газа внутри занимаемого им объема). Свойство конфайнмента не то чтобы утрачивается - оно просто становится бессодержательным, что особенно очевидно, если N : происходит деконфайнмент кварков и глюнов. Такое состояние вещества называют кварк-глюонной плазмой. Оно, весьма вероятно, реализуется в недрах нейтронных звезд.

Не представляет труда оценить степень сжатия, при которой обычная ядерная материя должна превратиться в кварк-глюонную плазму. Хорошо известно, что объем ядра (из числа не самых легких) приблизительно в два-три раза больше суммарного объема всех образующих его нуклонов. Поэтому для того, чтобы прижать нуклоны друг к другу, достаточно уменьшить объем ядра всего лишь вдв ое-втрое. А если уменьшить его, скажем, в четыре раза, то волновые функции нуклонов перекроются настолько, что границы между отдельными нуклонами будут практически полностью разрушены. Может показаться - как просто! но попробуйте-ка сжать в два раза даже обыкновенную жидкость!

Описанный пример иллюстрирует переход к кварк-глюонной плазме посредством одного лишь сжатия, без повышения температуры. Другими словами - посредством увеличения плотности барионного заряда. С ростом температуры того же эффекта можно добиться и при меньшей его плотности за счет теплового рождения частиц (конечно, в подавляющем числе - пионов) при столкновениях. Эти частицы могут заполнить "пустоты" между барионами настолько, что волновые функции всех частиц - теперь уже барионов и мезонов - опять-таки перекроются и цвет (так часто говорят для краткости, когда имеют в виду кварки и глюоны в совокупности) снова сможет беспрепятственно распространяться по всему объему. Таким образом, кварк-глюонная плазма может также существовать и при малой, даже нулевой, плотности барионного заряда, но для этого необходима изрядная жара, примерно 10 12 К, по сравнению с которой температура в недрах Солнца (10 7 К) - невообразимый холод. Согласно современным космологическим представлениям, примерно такой была Вселенная через 10-30 микросекунд после рождения (Большого взрыва).

Здесь необходимо упомянуть еще об одном обстоятельстве. Теория предсказывает, что при подобных же "издевательствах" над материей (сжатии и/или нагреве) должен произойти еще один фазовый переход - восстановление так называемой киральной симметрии, обусловленное тем, что легкие кварки (u и d ), те самые "кирпичики", из которых составлено практически все вещество, становятся вообще безмассовыми. Сейчас существуют разные точки зрения на то, совпадают ли всегда либо только при определенных условиях или же никогда не совпадают эти два фазовых перехода. Если не совпадают, то несомненно, что восстановление киральной симметрии требует больших усилий, чем разрушение конфайнмента кварков и глюонов. Эта отдельная и очень интересная тема далеко выходит за рамки нашего разговора, и мы коснулись ее только для того, чтобы подчеркнуть, что кварк-глюонной плазмой принято называть именно кирально симметричную фазу. В свете сказанного приведенные выше оценки температуры и/или сжатия, необходимых для образования кварк-глюонной плазмы, могут оказаться несколько заниженными.

Теперь мы вплотную подошли к вопросу о том, останется ли навсегда кварк-глюонная плазма только игрой ума - так сказать, недоступной "вещью в себе", безвозвратно утраченной вместе с юностью Вселенной и навсегда похороненной в недрах бесконечно далеких нейтронных звезд, или же все-таки есть надежда "пощупать ее руками" прямо здесь, на Земле. Разумеется, нечего и говорить о том, чтобы воссоздать ее в каком-то перманентном режиме, сделать "вещью для нас", - мы знаем, насколько трудным оказалось совладать с "обычной" термоядерной плазмой. А вот не удастся ли получить ее хотя бы на краткий миг? Похоже, что такое возможно, хотя препятствий и проблем на этом пути великое множество. Правда, некоторые из них уже удалось преодолеть и решить.

Разумеется, единственное, что может сулить успех, это столкновения тяжелых ядер - лучше всего ядер атомов свинца, - разогнанных до очень высоких энергий в гигантских ускорителях. Последний из действующих - RHIC, релятивистский коллайдер ("столкновитель") тяжелых ионов - был введен в эксплуатацию совсем недавно в США. Он обеспечивает двадцатикратное повышение энергии столкновения ядер по сравнению с ускорителем, давно уже действующим в Европе (ЦЕРН, Швейцария), но в пятнадцать раз уступает по энергии строящемуся там же новому ускорителю, который должен вступить в строй через четыре-пять лет. Действительно, в столкновениях таких ядер участвует порядка 500 нуклонов, и вследствие сильного релятивистского сжатия вдоль направления движения плотность энергии в них очень высока. Это значит, что в результате их столкновения и остановки должна возникнуть ядерная материя с огромной плотностью энергии, которая пойдет, с одной стороны, на рождение большого числа новых (вторичных) частиц, а с другой - на очень сильный разогрев всей этой системы. Казалось бы, что еще нужно - воссоздаются те самые условия, которые имели место в очень юной Вселенной, когда ее возраст был всего несколько десятков микросекунд. Кстати, из-за этой аналогии описываемый сейчас процесс называют Малым взрывом (Little Bang). Однако далеко не все так просто. И главная трудность в том, что в нашем распоряжении нет и не может быть прибора, который явно и непосредственно зафиксировал бы возникновение кварк-глюонной плазмы и ее существование в течение нескольких мгновений (порядка 10 -23 секунды), после чего она, как говорят, адронизуется, то есть стремительно расширяется и остывает, а блуждавшие в ней свободно кварки и антикварки коагулируются в группки по две (кварк и антикварк) и три (три кварка) штуки и намертво запираются в хорошо известных нам адронах, каковыми являются мезоны (в основном пионы) и нуклоны (протоны и нейтроны). Первые достаточно быстро распадаются, образуя так называемые лептоны (m ± мезоны, электроны и позитроны) и фотоны, которые мы уже умеем так или иначе регистрировать. Если бы действительно оставались от минувшего ядерного катаклизма только они, то не имелось бы почти никаких шансов воссоздать весь ход процесса и сделать заключение, был ли в самом его начале тот самый краткий миг существования кварк-глюонной плазмы или нет.

Подобные намерения можно сравнить разве что с затеей художника нарисовать правдоподобный портрет Чеширского кота по одной только оставленной им загадочной улыбке или реставратора - воссоздать растаявшую снежную бабу по оставшейся от нее луже воды. Дело в том, что за несколько последующих мгновений ядерная материя успевает пройти очень долгий (в соответствующей происходящим в ней процессам временной шкале) путь эволюции, на каждом этапе которого из ее "памяти" энергично стиралась информация о его начале. К счастью, есть надежда, что она стерлась не полностью и некоторые следы "преступления" все-таки остались.

Кроме тех фотонов и лептонов, которые возникли описанным выше образом уже после того, как ядерная буря давным-давно закончилась, имеются еще и те, которые образовались значительно раньше в результате электромагнитных взаимодействий электрически заряженных частиц (кварков, мезонов, протонов), происходивших в ходе расширения ядерной материи, еще до окончатель ного ее разлета. И главная надежда тут на фотоны - их принято называть прямыми фотонами (в отличие от всех других - вторичных или распадных). Взаимодействуя с окружающей материей сравнительно слабо, они, однажды возникнув, выходят из адского ядерного пламени, как правило, "нетронутыми", так сказать, без "пересадок" - прямо с места события (потому и названы прямыми) - и, значит, могут "сообщить" кое-что о происходившем с самого начала. Конечно, по своей физической природе они идентичны всем остальным фотонам, но кинематические характеристи ки тех и других слегка различны: образовавшись при более высокой температуре, прямые фотоны обладают в среднем несколько большими поперечными (относительно линии сближения ядер) составляющими импульса. Чем выше энергия сталкивающихся ядер, тем выше начальная температура и, стало быть, тем больше должна быть их роль. Это вселяет определенную надежду заметить след, оставленный мимолетной кварк-глюонной плазмой.

Однако радоваться еще рано - трудности, стоящие на этом пути, вряд ли можно переоценить. Дело в том, что даже при очень высоких энергиях ожидаемое превышение специфических для плазмы сигналов над общим фоном, над всеми другими фотонами составляет, как правило, всего лишь несколько процентов. Поэтому убедиться в их реальном существовании, надежно отделить сигнал от возможных статистических и аппаратурных ошибок, мягко говоря, весьма и весьма непросто. Если указанный эффект все же достоверно установят и ему не удастся найти никакого альтернативного объяснения, прямые фотоны можно будет считать "посланниками" кварк-глюонной плазмы, и тогда по их количеству и кинематическим характеристикам станут судить о ее температуре, плотности и других свойствах.

Мы видим, что наряду с грандиозными экспериментальными проблемами большая нагрузка ложится и на теорию, которой отводится малоприятная задача доказать, что ряд тонких результатов эксперимента можно истолковать только одним способом. Исторически такое положение вещей вылилось в то, что за последние десять лет неоднократно предлагались "несомненные" критерии для суждения об образовании кварк-глюонной плазмы и на этой основе делались широковещательные заявления об ее открытии. Однако вскоре выяснялось, что соответствующий экспериментальный эффект допускает и другое объяснение. Последний раз такое случилось в марте 2000 года, когда было объявлено об открытии кварк-глюонной плазмы на европейском ускорителе (ЦЕРН, Женева) тяжелых ядер. Однако на сей раз это утверждение базировалось на "совокупно сти улик", что, конечно, делает его более весомым. Мы не будем сейчас перечислять эти "улики", хотя они и стоят того по той блестящей изобретательности ума, которая была продемонстрирова на при их поиске, - повторим только, что каждая из них не может служить доказательством, но все вместе они производят впечатление (кстати, одна из них - это те самые прямые фотоны с большими поперечными импульсами, о которых уже упоминалось выше). Теперь все взоры обращены на только что начавший работать новый американский ускоритель, позволяющий двадцатикратно повысить энергию столкновения тяжелых ядер. Думается, что окончательный ответ не за горами.

Очень хотелось бы закончить наш разговор на этой бодрой ноте, но объективности ради все же придется с большим сожалением подлить ложку дегтя в бочку меда. Завершаемый сейчас сюжет, как и многое другое, несомненно показывает, что дальнейшее погружение в бесконечную глубь пространства (субадронная динамика) и безначальную даль времени (астрофизика, космология) становится все более затратным и требует создания невероятно изощренных по замыслу и конструкции и исполинских по размерам экспериментальных установок. Например, диаметр кольца современных ускорителей достиг уже нескольких десятков километров, и совершенно очевидно, что это поколение ускорителей станет последним. Не менее впечатляют также габариты регистрирующей аппаратуры и виртуозность систем автоматической обработки данных, без которых ускорители остались бы всего лишь очень дорогостоящей и совершенно бессмысленной игрушкой. Но дело не только в этом. Быть может, еще более существенно, что знание, которого мы так взыскуем, становится все более и более опосредованным. Конечно, этот процесс начался с того самого момента, когда мы утратили возможность увидеть своими глазами или пощупать своими руками предмет исследования. Но теперь это, похоже, становится не по зубам и нашим приборам в том смысле, что им приходится иметь дело со все более отдаленными последствиями тех первичных процессов, до которых мы как раз и жаждем дотянуться, в то время как прямые следствия становятся все менее доступны. Почетная задача заполнить брешь, то есть установить причинно-следственную связь между тем, что было вначале, и тем, что реально поддается регистрации, ложится на плечи теории, которой, однако, тоже становится все труднее справляться с этим. В результате знание размывается. Ведь не от хорошей жизни научное суждение выносится "по совокупности улик" при том, что каждая из них сама по себе недостаточно убедительна, - это все-таки скорее из области судопроизводства, чем тот метод доказательства, который всегда был принят в так называемых точных науках. И явно неспроста в последние несколько десятилетий в научный обиход уже прочно вошло вполне благозвучное, но все-таки инородное для этого вида человеческой деятельности словечко "сценарий", почти явно узаконившее определенную амбивалентность научных суждений. Быть может, Природа и вправду таким образом и так неистово оберегает от нашего любопытства свои самые сокровенные тайны?

Заблуждения в физике: КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА

1 Кварк-глюонная плазма, что нам пытаются вбить в головы
2 Немного истории к вопросу о кварках и глюонах
3 Кварк-глюонная плазма и глюоны
4 Эксперимент по обнаружению кварк-глюонной плазмы на БАК и действительность
5 Кварк-глюонная плазма - итог

1 Кварк-глюонная плазма, что нам пытаются вбить в головы

Сначала несколько цитат из Википедии: "Кварк-глюонная плазма (КГП, кварковый суп, хромоплазма) - агрегатное состояние вещества в физике высоких энергий и физике элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме. Ему предшествует состояние глазмы (плазма термализуется, то есть разрушается, порождая множество хаотично движущихся кварков, антикварков и глюонов - кварк-глюонную плазму). Состоит из кварков, антикварков и глюонов

Обычно вещество в адронах находится в так называемом бесцветном ("белом") состоянии. То есть, кварки различных цветов компенсируют друг друга. ... При очень высоких энергиях цвет выходит на свободу и делает вещество "квазибесцветным"

Предположительно вещество Вселенной находилось в состоянии кварк-глюонной плазмы в первые мгновения (около 10 -11 с.) после Большого взрыва. Также есть мнение, что именно свойства кварк-глюонной плазмы привели к барионной асимметрии Вселенной. Сейчас кварк-глюонная плазма может на десятки йоктосекунд образовываться при соударениях частиц очень высоких энергий. Время существования кварк-глюонной плазмы - миллиардные доли секунды.

Раньше она рассматривалась как газ, ныне считается жидкостью, почти идеальной и сильно непрозрачной. До своего экспериментального обнаружения хромоплазма была физической гипотезой. Изучение кварк-глюонной плазмы может помочь в познании истории Вселенной.

Кварк-глюонная плазма была получена экспериментально на ускорителе RHIC Брукхейвенской национальной лаборатории в 2005 году. В феврале 2010 года там же была получена температура плазмы в 4 триллиона градусов.

Максимальную температуру - свыше 10 триллионов градусов, получили в ноябре 2010 года на БАК. На ускорителях КГП образуется в результате сильного взаимодействия между партонами (кварками и глюонами) нуклонов ускоренных частиц.

Мезоны, погружённые в горячую кварк-глюонную плазму, плавятся."

Придется немного повториться, но раз уж сказочникам от науки не доходит с первого раза - повторим.

2 Немного истории к вопросу о кварках и глюонах

В 1964 году Гелл-манн и Цвейг независимо предложили гипотезу существования кварков, из которых, по их мнению, состоят адроны.
Первоначально, кварковая модель адронов ограничивалась только тремя гипотетическими кварками и их античастицами. Это позволяло правильно описать спектр известных на тот момент элементарных частиц, без учета лептонов, которые не вписались в предлагаемую модель и потому признавались элементарными, наравне с кварками. Платой за это явилось введение, не существующих в природе, дробных электрических зарядов.

Чтобы объяснить связь кварков в протонах, нейтронах и других частицах, "состоящих" из выдуманных кварков, было предположено существование в природе гипотетического сильного взаимодействия и его переносчиков - гипотетических глюонов. Выдуманные глюоны, как и положено в Квантовой теории, наделили единичным спином, тождественностью частицы и античастицы и нулевой величиной массы покоя, как у фотона.

По мере развития физики и поступления новых экспериментальных данных, кварковая модель постепенно разрасталась, трансформировалась, в итоге превратившись в Стандартную модель. Теперь Стандартная модель имеет 19 "свободных параметров", для подгонки под экспериментальные данные, и это способность к подгонке под эксперименты считается совершенно нормальной. А ведь экспериментальные данные обрабатываются с помощью самой Стандартной модели, и она найдет возможность выдать наблюдаемое за то, что ей нужно, и не заметить то, что с ней расходится.

Прошло 50 лет. Кварки так и не были найдены в природе и нам сочинили новую математическую сказочку под названием "Конфайнмент". Последняя сказочка - это образец буйства фантазии у авторов: наделили глюоны способностью создавать другие глюоны, из ничего просто так, потому, что надо как-то объяснить ненаблюдаемость кварков в природе. Ведь в природе нет дробного электрического заряда, равного заряду гипотетических кварков, и "ЭТО ЕСТЬ ФАКТ". Этот электрический заряд никуда не спрятать и ничем не скомпенсировать - его просто не нашли в природе, нигде не нашли. К чему ведет новая сказка, под названием "Конфайнмент", мы сейчас увидим:

Сказочный кварк создал из ничего (вопреки законам природы) сказочный глюон, который полетел в некоторую сторону.
Пролетев, некоторое расстояние, сказочный глюон, также создал по пути следования из ничего (вопреки законам природы) еще кучку сказочных глюонов, которые полетели в разные стороны, а сам ликвидировался (тоже вопреки законам природы).
Пролетев некоторое расстояние, каждый из созданных сказочных глюонов, также создал по пути следования из ничего (вопреки законам природы) свою кучку сказочных глюонов, которые полетели в разные стороны, а сам потом ликвидировался (тоже вопреки законам природы).
Пролетев некоторое расстояние, каждый из этих сказочных глюонов, также создал по пути следования из ничего (вопреки законам природы) свою кучку сказочных глюонов, которые полетели в разные стороны, а сам потом ликвидировался (тоже вопреки законам природы).
И так далее...
Тоже самое относится и ко всем сказочным кваркам, находящимся как внутри элементарной частицы, так и в других элементарных частицах этого и других атомных ядер вещества.

На, находящийся в некотором месте сказочный кварк обрушивается поток сказочных глюонов со всех сторон, как от других сказочных кварков этой элементарной частицы, так и еще больший поток от рожденных из ничего в пространстве (вопреки законам природы) сказочными глюонами, как чужими, так и своими. - Мы получаем, что все пространство вокруг элементарной частицы и за ее пределами (а точнее все пространство Вселенной) заполнено сказочными глюонами, а несчастный сказочный кварк рвут на части в разные стороны, и чем позже по времени, тем сильнее рвут. - И это надувательство нам подсовывают под видом Науки.

3 Кварк-глюонная плазма и глюоны

Дело в том, что с гипотетическими глюонами у Стандартной модели вообще получился конфуз.

Вспомним, что такое глюон - это гипотетические элементарные частицы, отвечающие за взаимодействия гипотетических кварков. Говоря математическим языком, глюонами называют векторные калибровочные бозоны, отвечающие за гипотетическое сильное цветовое взаимодействие между гипотетическими кварками в квантовой хромодинамике. При этом гипотетические глюоны, как предполагается, сами несут цветовой заряд и таким образом являются не просто переносчиками гипотетического сильных взаимодействий, но и сами участвуют в них. Гипотетический глюон является квантом векторного поля в квантовой хромодинамике, не имеет массы покоя и обладает единичным спином (как фотон). Кроме того гипотетический глюон является античастицей самому себе.

Итак, утверждается, что глюон обладает единичным спином (как фотон) и является античастицей самому себе. - Так вот: согласно Квантовой механики и Классической электродинамики (и Полевой теории элементарных частиц, умудрившейся заставить их работать сообща на общий результат), определивших спектр элементарных частиц в природе - обладать единичным спином (как фотон) и быть античастицей самой себе может только одна элементарная частица в природе - фотон , но она уже занята электромагнитными взаимодействиями. Все остальные элементарные частицы с единичным спином это векторные мезоны и их возбужденные состояния, но это совсем другие элементарные частицы, каждая из которых обладает собственной античастицей.

А если вспомнить, что у всех векторных мезонов отличная от нуля величина массы покоя (следствие ненулевой величины квантового числа L полевой теории), то ни один из векторных мезонов (частиц с целым спином) в качестве сказочного глюона никак не подойдет. Ну а элементарных частиц с единичным спином больше в природе НЕТ. В природе могут существовать сложные системы, состоящие из четного числа лептонов, или барионов! Но время жизни таких образований из элементарных частиц будет значительно меньше времени жизни сказочного бозона Хиггса - а точнее векторного мезона. Поэтому гипотетические глюоны не могут быть найдены в природе, сколько бы их не искали и сколько миллиардов Евро или долларов на поиски сказочных частиц не потратили. А если где-то прозвучит утверждение об их обнаружении - это будет НЕ соответствовать действительности.

Следовательно, в природе нет места для глюонов . Поэтому глюоны также НЕ были найдены в природе. Несмотря на схожесть величины спина с частью векторных мезонов, на последние не навесишь ярлык "Глюон" и не объявишь переносчиком сказочного "сильного взаимодействия" вымышленных кварков. Остается девятка первых возбужденный состояний мезонов, но 2 из них противоречат самой Стандартной модели и их существование в природе Стандартная модель не признает, а остальные неплохо изучены физикой, и выдать их за сказочные глюоны не получится. Есть еще последний вариант: выдать за глюон связанное состояние из пары лептонов (мюонов или тау-лептонов) - но и это при распаде можно вычислить. Так что, глюонов в природе НЕТ, как НЕТ в природе кварков и вымышленного сильного взаимодействия

В действительности, в природе существует не вымышленное сильное взаимодействие вымышленных кварков, а ядерные силы нуклонов - и это разные понятия.

Вы считаете, что сторонники Стандартной модели этого не понимают - еще как понимают, вот только тошно признать ошибочность того, чем занимался десятилетиями, да и переучиваться очень не хочется. А потому мы видим новые математические СКАЗКИ.

4 Эксперимент по обнаружению кварк-глюонной плазмы на БАК и действительность

Один из экспериментов, проводимых на БАК в 2010-2013 годах, был эксперимент ALICE (A Large Ion Collider Experiment), специально оптимизированный для изучения тяжелых ионов. Одной из целей его было получение доказательств существования кварк-глюонной плазмы. Проанализировав огромное количество данных по столкновениям протонов с ионами свинца, исследователи из Университета Вандербильта, Теннесси, США, учёные "установили" появление в ходе эксперимента крохотных капель кварк-глюонной плазмы, диаметр которых составлял не больше, чем три-пять диаметров протона . - Это утверждение нуждается в комментарии:

Как кварки, так и глюоны найдены не были.
Размеры не более чем три-пять диаметров протона - а как и с помощью чего их измерили. Современная техника такими средствами измерений не располагает.
Обстреляли протонами ядра свинца и что-то увидели - но где доказательства, что это что-то является кварк-глюонной плазмой.

Прямых доказательств существования кварк-глюонной плазмы по-прежнему нет .

Если кварк-глюонная плазма состоит из кварков и антикварков, то, что мешает им аннигилировать, как это происходит с парами: частица-античастица.
Большой взрыв - это большая сказка, противоречащая законам физики - законам природы.
Утверждение об обнаружении кварк-глюонной плазмы или хромоплазы - это выдавание желаемого за наблюдаемое. Обстреляли мишень разогнанными частицами, а кварков с глюонами НЕ нашли - а значит НЕ нашли и состоящей из них плазмы.
То, что раньше кварк-глюонная плазма рассматривалась как газ, ныне считается жидкостью, не является доказательством ее существования в природе. В физике разработаны теории элементарных частиц, альтернативные Стандартной модели и ее сказкам.
Утверждение, что "КГП образуется в результате сильного взаимодействия между партонами (кварками и глюонами) нуклонов ускоренных частиц" не соответствует действительности в виду отсутствия в природе партонов, кварков, глюонов и сильного взаимодействия.
Утверждение, что "мезоны, погружённые в горячую кварк-глюонную плазму, плавятся" вызывает просто смех. Мезоны - это элементарные частицы, их нельзя расплавить, как твердые тела.

5 Кварк-глюонная плазма - итог:

Голословно можно утверждать все, что захочется, рисовать на компьютерах красивые картинки и выдавать их за действительность, но ДОКАЗАТЕЛЬСТВА существования в природе кварк-глюонной плазмы начинаются с обнаружения в природе свободных кварков и глюонов . Ну а сочинять сказочки и выдавать их за достижения науки у нас хорошо научились.

Владимир Горунович