Немски физици обявиха революционно откритие, което обяснява принципа на образуване на материята и антиматерията

Физици от Техническия университет в Мюнхен (TUM), работещи като част от експеримента ALICE в Големия адронен колайдер (CERN), направиха пробив в разбирането как се образуват някои от най-простите атомни ядра, деутероните и техните антиматериални аналози. За първи път успяха директно да наблюдават образуването на тези леки ядра при екстремни условия на сблъсъци на частици. Резултатите са публикувани в списание Nature.

Дейтронът се състои само от протон и неутрон, които са свързани от относително слаба сила — ето защо учените са смятали, че в условия, при които температурата по време на сблъсъци в колайдера надвишава температурата на центъра на Слънцето сто хиляди пъти, такива структури би трябвало мигновено да се разпаднат. Наблюденията обаче показват друго: около 90% от всички регистрирани дейтерони и антидейтерони не се образуват веднага, а по-късно — по време на охлаждането на плазмата, когато условията стават по-стабилни.

Ключовото откритие е, че протоните и неутроните не присъстват в началото на сблъсъка. Те се произвеждат от разпадането на краткоживеещите резонансни частици, които след това се комбинират, за да образуват леки ядра. Същият механизъм работи и за антиматерията. Това обяснява как такива частици могат да се образуват дори в най-горещите и енергийни среди, като например ранната Вселена.

„Нашите резултати са важна стъпка към по-задълбочено разбиране на силното взаимодействие, което държи протоните и неутроните заедно в ядрото на атома. Виждаме, че леките ядра не се образуват в горещата фаза, а се появяват по-късно, когато условията станат по-спокойни“ — обяснява професор Лаура Фабиети от TUM.

Според д-р Максимилиан Махлайн, участник в изследването, откритието е важно не само за ядрената физика, но и за астрофизиката. В края на краищата, подобни леки ядра се образуват и в космоса — по време на взаимодействието на космическите лъчи или процеси, свързани с тъмната материя. Новите данни ще помогнат за по-точното моделиране на тези явления и интерпретирането на резултатите от наблюденията.

Това откритие хвърля светлина върху един от най-загадъчните процеси във физиката на елементарните частици – преходът от хаотична плазма от кварки и глуони към стабилни ядра на материята. Същите процеси, които сега се възпроизвеждат в експериментите ALICE, някога са определяли как нашата материална Вселена се е появила от хаоса на Големия взрив.