Пошук звужує таємничу форму матерії, передбачену теорією Ейнштейна про особливу відносність. Після більш ніж десятиліття розгляду вчені найбільшого у світі зіткнення частинок вважають, що вони стоять на межі їх пошуку.
Але дослідники не шукають у вибухнулих кишках частинок, розбитих разом майже зі швидкістю світла.
Натомість фізики на великому адронному колайдері (LHC), 17 кілометрах (27 кілометрів) кільце, закопане під землею біля кордону між Францією та Швейцарією, шукають відсутність речовини, що називається кольоровим скляним конденсатом, вивчаючи, що відбувається, коли частинки не стикаються, а натомість наближаються до близьких промахів.
У Стандартній моделі фізики, теорії, яка описує зоопарк субатомних частинок, 98% видимої речовини у Всесвіті утримуються разом із фундаментальними частинками, які називаються глюонами. Ці влучно названі частинки відповідають за силу, яка склеюється кварками, утворюючи протони та нейтрони. Коли протони прискорюються до швидкості світла, виникає дивне явище: Концентрація глюонів всередині них зростає.
"У цих випадках глюони розщеплюються на пари глюонів із меншою енергією, і такі глюони розщеплюються згодом тощо", - йдеться в повідомленні Даніеля Тапіа Такакі, доцента фізики та астрономії з Канзаського університету. "У якийсь момент розщеплення глюонів всередині протона досягає межі, при якій розмноження глюонів перестає зростати. Такий стан відомий як конденсат кольорового скла, гіпотезована фаза речовини, яка, як вважають, існує в дуже високій енергетичні протони, а також у важких ядрах ".
За даними Національної лабораторії Брукхейвена, конденсат міг би пояснити багато нерозгаданих таємниць фізики, наприклад, як частинки утворюються при зіткненнях з високою енергією або як розподіляється речовина всередині частинок. Однак підтвердження його існування ухиляється від науковців десятиліттями. Але в 2000 році фізики на релятивістському важкому іонному колайдері Брукхевена виявили перші ознаки того, що конденсат кольорового скла може існувати.
Коли лабораторія розтрощила атоми золота, позбавлені електронів, вони виявили дивний сигнал у частинках, що витікають із зіткнень, натякаючи, що протони атомів були забитими глюонами і починають утворювати кольоровий скляний конденсат. Подальші експерименти зі стиканням важких іонів на ЛГК мали подібні результати. Однак зіткнення протонів разом з релятивістською швидкістю може лише дати швидкоплинний вигляд нутрощ протонів до того, як субатомні частинки бурхливо вибухнуть. Зондування нутрощ протонів вимагає більш щадного підходу.
Коли заряджені частинки, такі як протони, прискорюються до високих швидкостей, вони створюють сильні електромагнітні поля і виділяють енергію у вигляді фотонів або частинок світла. (Завдяки подвійній природі світла це також хвиля.) Ці витоки енергії колись були відхилені як небажаний побічний ефект прискорювачів частинок, але фізики навчилися нових способів використання цих високоенергетичних фотонів на свою користь.
Якщо протони опиняються у прискорювачі, буря фотонів, які вони випускають, може спричинити зіткнення протонів на фотоні. Ці так звані ультра-периферійні зіткнення є запорукою розуміння внутрішньої роботи високоенергетичних протонів.
"Коли високоенергетична світлова хвиля потрапляє на протон, вона виробляє частинки - всілякі частинки - не руйнуючи протон", - йдеться у повідомленні Tapia Takaki. "Ці частинки записані нашим детектором і дозволяють нам реконструювати безпрецедентно якісну картину того, що знаходиться всередині".
Tapia Takaki та міжнародне співробітництво вчених зараз використовують цей метод для відстеження невловимого конденсату кольорового скла. Дослідники опублікували перші результати свого дослідження у серпневому випуску Європейського фізичного журналу C. Вперше команді вдалося побічно виміряти щільність глюонів на чотирьох різних енергетичних рівнях. На найвищому рівні вони знайшли докази того, що конденсат із кольорового скла лише починає утворюватися.
Результати експериментів "… дуже захоплюючі, дають нову інформацію про динаміку глюону в протоні, але є багато теоретичних питань, на які не було відповіді", Віктор Гонкальвес, професор фізики Федерального університету Пелотас в Бразилії та співавтор дослідження, йдеться у заяві.
Наразі існування кольорового скляного конденсату залишається невловимою загадкою.
