Сблъсквайки ядра на злато в Релативистичния колайдер на тежки йони почти със скоростта на светлината, физици от САЩ изследваха една от най-плътните форми на ядрената материя, създавани някога в лаборатория. И откриха необичаен спад във флуктуациите на импулса на частиците. Откритието може да хвърли светлина върху фазовите преходи на ядрената материя и върху търсенето на критичната точка на такъв преход.

Релативистичният колайдер за тежки йони (RHIC) приключи работата си в началото на 2026 г. след 25 години научна дейност. Той беше предназначен за изследване на екзотични форми на ядрената материя чрез сблъсъци на тежки атомни ядра, като например злато, почти със скоростта на светлината. При най-високите енергии на сблъсъците уредът можеше фактически да разтопи границите на протоните и неутроните, освобождавайки съставляващите ги кварки и глюони. В резултат на това възникваше кварк-глюонна плазма, екзотично състояние на материята, за което се смята, че е изпълвало Вселената скоро след Големия взрив.

„Видът материя, който се опитваме да изследваме, е възстановка, или мини-версия, на Големия взрив“,

каза Рутик Маникандан, член на колаборацията STAR от Университета в Хюстън и един от ръководителите на проекта. Ниските енергии

Сблъсъците при по-ниски енергии, напротив, не разкъсват напълно протоните и неутроните, а компресират ядрената материя до огромни плътности, подобни на тези, които компресират частиците вътре в неутронните звезди. В новото проучване, както съобщава IE, учените анализираха сблъсъци между златни атоми при енергии от 3 до 7,7 GeV, като сравниха резултатите с по-рано публикувани измервания на STAR до 200 GeV. Изследователите измериха до каква степен импулсът на частиците се променяше от сблъсък към сблъсък. Тъй като частиците от по-гореща материя обикновено притежават по-голям импулс, промените показваха как варира температурата между сблъсъците.

„Това измерване на корелацията на импулсите ни дава експерименталната възможност да наблюдаваме температурните флуктуации“, отбеляза Чжан Чунцзян, един от ръководителите на експеримента. — Можем да използваме този показател като косвен индикатор за тяхното откриване“.

Флуктуациите на импулса рязко спадаха с нарастването на енергията на сблъсъка от 3 GeV нагоре. Те достигнаха минимум при около 5,2–7,7 GeV, а след това отново започнаха да нарастват при по-високи енергии. Този спад може да сочи към потиснати температурни флуктуации, нещо, което според теорията се случва в близост до критичната точка. В близост до тази точка веществото може да поглъща енергия без съществена промяна в температурата. Критичната точка означава промяна в характера на прехода на ядрената материя от една фаза в друга. При най-високите енергии на ускорителя този преход протича постепенно, докато при по-високи плътности учените очакват скачкообразен фазов преход. Определянето на това къде точно се променя характерът на поведението ще помогне на физиците да открият критичната точка.