Американские физики на коллайдере релятивистских ионов RHIC наблюдали возможную границу обычной материи и первичной плазмы, из которой когда-то, 14 миллиардов лет назад, была создана существующая Вселенная.
Обычная материя состоит из протонов, электронов, нейтронов, служащих строительным материалом атомов, а первичная плазма состоит из кварков, первичных неделимых частиц и глюонов, осуществляющих между ними взаимодействие. Коллайдер позволяет использовать различные уровни энергий и типы сталкивающихся ионов, что дает возможность изучать свойства этой особенной формы материи, которая существовала задолго до того, как появилась знакомая нам Вселенная.
Частицы взаимодействуют между собой, соединяясь посредством мощнейших связей в материю, эти взаимодействия и описывает квантовая термодинамика. Различные фазы материи существуют при различных температурах, и плазма – одно из состояний, достигаемое при повышении температуры до немыслимых величин. Как при охлаждении вода превращается в лед, так и плазма при снижении температуры превращается в материю. До сих пор физики не могут провести четкую температурную границу между состоянием плазмы и атомарным состоянием.
Проводя эксперимент с кварками, проходящими через вещество, физики обнаружили, что при энергиях столкновения 39 ГэВ частицы быстро теряют энергию, взаимодействуя с кварк-глюонной плазмой – это, по-видимому, и есть граница равновесия между материей и плазмой.
Изучение кварк-глюонной плазмы представляет большой интерес для науки и может ответить на ряд важнейших вопросов об устройстве Вселенной, в частности, почему материи во Вселенной гораздо больше, чем антиматерии.