В лаборатории Брукхейвен на Лонг-Айленде физики зафиксировали неожиданный сигнал в данных столкновений тяжёлых ионов. Эксперимент STAR на ускорителе RHIC показал резкое снижение флуктуаций поперечного импульса частиц при определённой энергии. Этот сигнал может указывать на фазовый переход в сверхплотной ядерной материи, похожий на тот, что происходил в первые мгновения после Большого взрыва.
В самом начале Вселенной пространство было слишком горячим и плотным для существования атомов. Протоны и нейтроны ещё не успели сформироваться, и материя представляла собой свободно текущий «суп» из кварков и глюонов — кварк-глюонную плазму. По мере расширения космоса температура падала, глюоны «склеивали» кварки в протоны и нейтроны, и плазма превращалась в обычную ядерную материю. Это был настоящий фазовый переход, подобный замерзанию воды, но на уровне фундаментальных частиц.
Ускоритель RHIC воссоздаёт такие условия на доли секунды, разгоняя ионы золота почти до скорости света. Новые данные STAR выявили «провал» в колебаниях импульса частиц именно в той области энергий, где ожидается критическая точка фазового перехода. Учёные называют это возможным признаком, что переход действительно существует и зависит от плотности и температуры.
Открытие важно не только для космологии. Понимание поведения материи при экстремальных плотностях поможет разобраться, что происходит внутри нейтронных звёзд, где вся масса звезды сжата до размеров небольшого города. От этого зависит, например, скорость звука в их ядре и порог коллапса в чёрную дыру.
Однако сигнал пока остаётся намёком. Альтернативные объяснения связывают его с изменением состава частиц при разных энергиях столкновений. Учёные планируют проанализировать оставшиеся данные RHIC, который завершил работу в 2026 году, чтобы подтвердить или опровергнуть находку.
Если критическая точка будет надёжно установлена, это откроет новый взгляд на эволюцию материи от первых микросекунд Вселенной до самых плотных объектов космоса.
