MY.UAНовини
Понад 50 років фізики шукали відповідь – новий експеримент змінив уявлення про матерію
Понад 50 років фізики шукали відповідь – новий експеримент змінив уявлення про матерію

Понад 50 років фізики шукали відповідь – новий експеримент змінив уявлення про матерію

У фізиці елементарних частинок є просте на перший погляд припущення: баріонне число частинок на кшталт протона чи нейтрона визначається трьома валентними кварками, з яких вони складаються. Про це пише Sciencealert.

Де насправді "зберігається" баріонне число?

Однак нове дослідження показало, що ця картина може бути занадто спрощеною. Результати експериментів свідчать на користь ідеї, запропонованої ще у 1970-х роках, згідно з якою баріонне число пов'язане не безпосередньо з кварками, а з особливою структурою глюонного поля – так званим баріонним вузлом.

Дослідження опубліковане в журналі Science. Його провела міжнародна команда фізиків STAR Collaboration, яка аналізувала дані зіткнень частинок, отримані на Релятивістському колайдері важких іонів RHIC у Брукхейвенській національній лабораторії у США.

Протони є найлегшими баріонами, а їхня стабільність пов'язана із законом збереження баріонного числа. Жодного випадку розпаду протона досі не спостерігали.

Баріонне число також допомагає розрізняти матерію та антиматерію. Тому питання про те, де саме воно "зберігається" всередині баріона, має значення далеко за межами дослідження внутрішньої структури протона.

Згідно з традиційною моделлю, баріонне число несуть три валентні кварки. У протоні це два верхні кварки та один нижній кварк, а в нейтроні – один верхній і два нижні. Але існує інша гіпотеза. Вона передбачає наявність так званого баріонного вузла – Y-подібної структури, утвореної глюонним полем.

Глюони є безмасовими переносниками сильної взаємодії. Саме вони забезпечують зв'язок між кварками та фактично "склеюють" їх у баріони.

Ідея баріонного вузла з'явилася ще в 1970-х роках. Проблема полягала в тому, що фізики довгий час не мали способу експериментально чітко розрізнити дві теорії. "Три кінці баріонного вузла з'єднані з валентними кварками, тому для більшості фізичних процесів неможливо розрізнити, чи несуть баріонне число вузол, чи валентні кварки", – пояснюють автори дослідження.

Саме тому жодна з цих картин раніше не отримала однозначного експериментального підтвердження.

Як фізики перевіряли цю теорію?

Щоб розібратися в питанні, дослідники звернулися до даних зіткнень частинок на RHIC. Цей прискорювач у Брукхейвенській національній лабораторії в Нью-Йорку вже завершив роботу, але накопичені ним дані продовжують використовувати для нових досліджень.

Команда STAR проаналізувала результати двох типів експериментів – фотоядерних зіткнень та зіткнень ізобарних ядер. Після цього отримані результати порівняли з кількома комп'ютерними моделями, які описують поведінку частинок за надвисоких енергій.

Особливо важливими стали ізобарні зіткнення. У таких експериментах стикаються ядра атомів із однаковою кількістю нуклонів, але різним електричним зарядом.

У цьому випадку дослідники використовували ядра рутенію та цирконію. Такий експеримент дозволяє розділити два параметри, які зазвичай рухаються разом. Валентні кварки несуть електричний заряд, тоді як баріонний вузол електричного заряду не має. Тому різниця в тому, як поводяться баріонне число та електричний заряд після зіткнення, може показати, яка саме структура переносить баріонне число.

Результат виявився важливим для прихильників моделі баріонного вузла. Дослідники виявили, що баріони можуть переміщуватися далі крізь щільну та надзвичайно енергійну область зіткнення, ніж електричний заряд.

Це можна пояснити тим, що валентні кварки, які несуть заряд, сильніше взаємодіють із середовищем і сповільнюються. Баріонний вузол, який не має електричного заряду, може проходити крізь цю область інакше.

Іншими словами, результати експерименту краще узгоджуються зі сценарієм, у якому баріонне число пов'язане з глюонним полем. Автори дослідження зазначають, що отримані результати, разом із попередніми даними STAR про зіткнення золота із золотом за різних енергій, не підтримують просту картину, в якій усе баріонне число несуть лише валентні кварки.

Що показали зіткнення золота з фотонами?

Другий тип експерименту дозволив дослідникам подивитися на перенесення баріонного числа з іншого боку.

Йдеться про фотоядерні зіткнення, під час яких фотони взаємодіють із ядрами золота. Ядра золота розганялися до швидкостей, близьких до швидкості світла. Коли позитивно заряджене ядро рухається з такою швидкістю, навколо нього виникає потужне електромагнітне поле. Його можна описувати як своєрідну хмару віртуальних або "квазі-реальних" фотонів.

Фізик Кентського державного університету та учасник STAR Collaboration Чжанбу Сюй раніше пояснював цей процес так:

Коли іони рухаються майже зі швидкістю світла, навколо золотого ядра є безліч фотонів, які рухаються разом із ним, наче хмара.

Ці фотони взаємодіють із ядром золота. Оскільки фотон не має баріонного числа, будь-яке чисте баріонне число, виявлене серед продуктів зіткнення, зрештою має походити від золотого ядра.

Отримані результати також виявилися ближчими до передбачень теорії Редже, яка враховує баріонний вузол, ніж до моделей, заснованих лише на валентних кварках.

Чому це важливо для розуміння Всесвіту?

Результати не означають, що фізики остаточно довели існування баріонного вузла як носія баріонного числа. Дослідження дає сильні докази на користь цієї моделі, але прямого та повністю контрольованого вимірювання самого механізму поки немає.

На це звернув увагу фізик Університету штату Міссісіпі Веньлян Лі в супровідному матеріалі Perspective, опублікованому в Science. За його словами, нові вимірювання вказують на можливий внесок глюонів у перенесення баріонного числа, але сам механізм ще потребує додаткового дослідження.

Водночас відповідь на це питання може мати значно ширші наслідки. Фізики досі не мають повного пояснення, чому у Всесвіті матерії набагато більше, ніж антиматерії.

Якби матерія та антиматерія виникли в однакових кількостях і поводилися абсолютно симетрично, вони могли б взаємно знищитися, залишивши після себе значно менш структурований Всесвіт.

Саме тому механізми, які визначають поведінку баріонів і сильної взаємодії, можуть бути пов'язані з одним із фундаментальних питань космології. "Визначення того, чи переносять баріонне число кварки або глюонне поле, може допомогти зрозуміти, як сильна взаємодія між субатомними частинками організовує стабільну матерію і що спричинило дисбаланс між матерією та антиматерією у Всесвіті", – пише Лі.

Які експерименти будуть далі?

Фізики планують продовжити перевірку цієї ідеї за допомогою нових експериментів зіткнення частинок.

Одним із головних майбутніх інструментів стане Electron-Ion Collider – електрон-іонний колайдер, який планують створити в Брукхейвенській національній лабораторії. Він дозволить дослідникам отримати нові дані про внутрішню структуру протонів і ядер та перевірити різні теоретичні моделі.

Автори роботи наголошують, що необхідно продовжувати дослідження як цієї, так і альтернативних теорій. Остаточно життєздатною можна буде вважати лише ту модель, яка одночасно пояснюватиме всі спостережувані явища. Поки що, за оцінкою дослідників, саме модель баріонного вузла залишається єдиною, яка якісно узгоджується з отриманими результатами.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
РФ собрала 40 тысяч войск у границы и готовит штурмы: какая область Украины под угрозой
Comments UA
2026-10-23T08:42:05Z
Пенсию приостановят с 2027: украинцам дали время до 31 декабря
Знай
2026-10-22T18:33:26Z
"Мы поняли и увидели": глава Нацгвардии приехал на Петропавловскую Борщаговку
Фокус
2026-11-02T19:42:52Z
Скоропостижно скончался 46-летний Галустян: в соцсетях появился некролог
GlavRed
2026-10-25T15:27:03Z
Скандальный рэпер P.Diddy выйдет на свободу раньше
Корреспондент
2026-11-03T10:54:22Z
Трое детей Кличко разъехались по миру: чем занимаются и где живут
MY.UA
2026-11-03T10:51:56Z
37 категорий мужчин еще могут выехать за границу: кому готовить документы
Знай
2026-11-03T09:27:45Z
"Черный список" для ТЦК в ноябре: кто имеет право на отсрочку от мобилизации
Знай
2026-11-02T16:57:29Z
Какой 3 ноября праздник — все об этом дне
UAToday
2026-11-03T06:15:51Z
В Раде ошеломили: как одна фраза Зеленского остановила мирные переговоры
Comments UA
2026-10-22T22:21:04Z
Только после этого у Путина исчезнет желание воевать: эксперт ошарашил категорическим ультиматумом
Comments UA
2026-10-21T09:12:44Z
Сестра Ефросининой показала избитую дочь: внучку Ющенко
GlavRed
2026-10-25T16:51:16Z
"На кого работает президент Украины?" В Раде раскритиковали заявление Зеленского
Comments UA
2026-10-23T21:12:56Z
Зеленский раскрыл план противодействия баллистическим ракетам РФ: какую роль в нем играет Трамп
TSN
2026-11-03T11:12:13Z
Удар трехтонными бомбами по гражданским: количество погибших в Камышевахе возросло до 31 человека
Comments UA
2026-11-03T11:00:14Z
У Путина сказали, кто помешал США принудить Украину к капитуляции в войне
TSN
2026-10-25T13:09:34Z
Трамп затеял опасную игру с Украиной в пользу Путина: генерал ошарашил обвинением
Comments UA
2026-10-21T15:27:31Z
Три часа тет-а-тет с Путиным: что Уиткофф привез в Кремль и чем всё закончилось
GlavRed
2026-10-21T16:18:08Z
Аномальное тепло возвращается в Украину: синоптик назвал даты смены погоды
GlavRed
2026-10-25T14:12:46Z
Ноябрь станет большим шоком для украинцев: этот прогноз синоптиков удивит каждого
Comments UA
2026-10-23T17:24:55Z
Десантники уничтожили позиции россиян на Купянском направлении
Новости Украины
2026-11-03T08:51:15Z
Света не будет по несколько дней: каким городам и областям Украины грозит длительный блэкаут
Comments UA
2026-10-23T16:57:16Z
Путин готовит новый страшный ад на Донбассе: эксперт сделал жесткое заявление о перспективах
Comments UA
2026-11-03T11:12:31Z
Где на этой неделе в Киеве пройдут ярмарки. Адреса
VGorode
2026-11-03T11:09:36Z
Под чешским городом лежит золотой клад на миллиарды: почему местные власти выступили против его добычи
Comments UA
2026-10-21T18:15:10Z
Во время режима тишины удалось провести репатриационные мероприятия в Олешках и окрестностях — Лубинец
ZN UA
2026-11-02T14:15:10Z
Задержан корректировщик атак по киевским ТЭЦ
Корреспондент
2026-10-29T13:18:12Z
Скандал с содержанием людей под Киевом: первые заявления Буданова, прибывшего на место столкновений
Comments UA
2026-11-02T20:33:44Z
Отмечал день рождения дочери и изнасиловал ребёнка: в Одесской области задержали 32-летнего мужчину
TSN
2026-10-21T17:24:43Z
Подвергаетесь опасности и штрафу: что категорически нельзя в квартире
Знай
2026-10-24T10:21:29Z
Три центральных области Украины во взрывах: "прилеты" по энергетике и людям
TSN
2026-11-03T06:48:16Z
Миллионер Адам Робинсон погиб с женой и детьми при крушении самолета во Флориде
Комсомольская правда
2026-11-03T11:06:58Z
В Харькове задержали корректировщицу российских ударов
Корреспондент
2026-11-03T11:00:31Z
Мужчину арестовали после разговора с искусственным интеллектом: что он рассказал чату
TSN
2026-10-22T22:33:48Z
Россияне атаковали Запорожье: первые подробности
TSN
2026-11-03T00:09:21Z
Конфликт под Киевом: Буданов сделал заявление
Корреспондент
2026-11-03T06:27:16Z
Ада Роговцева в 89 стала лицом украинского бренда CHER’17: четыре роскошных образа
Знай
2026-10-25T17:06:27Z
Известная украинская звезда перенесла операцию по уменьшению желудка и назвала желаемый вес
TSN
2026-10-24T07:22:19Z
Лилия Подкопаева приехала в Украину из США: как выглядит 48-летняя олимпийская чемпионка
TSN
2026-10-23T16:21:47Z
Екатерина Кузнецова ошеломила заявлением о пенсиях украинских актеров
TSN
2026-10-27T19:36:37Z
Теперь не узнать: Осадчая показала похудевшую солистку группы Kazka
Фокус
2026-11-03T11:00:06Z
Ефросинина растрогала кадрами отдыха с любимым-военным
Корреспондент
2026-11-03T10:15:21Z
Резервистка армии Израиля устроила эротическую фотосессию
Gazeta UA
2026-10-23T21:33:01Z
Дмитрий Гордон на редком фото показал, как выглядят его родители
TSN
2026-10-22T11:09:54Z
Надя Дорофеева попала в больницу
Фокус
2026-10-30T12:00:59Z
Не гречка и не овсянка: какую крупу врачи рекомендуют употреблять для регулирования сахара в крови
TSN
2026-10-25T16:09:00Z
В этом продукте больше белка, чем в яйцах: что лучше есть на завтрак
TSN
2026-10-29T13:51:01Z
Как приготовить домашний плавленый сыр за несколько минут: нужно всего 3 простых ингредиента
TSN
2026-10-26T12:06:25Z
Когда лучше принимать душ — утром или вечером: что говорят эксперты
TSN
2026-10-31T15:42:01Z
Почему выпадают брови: врачи рассказали, какой орган нужно срочно проверить
UAToday
2026-11-03T10:03:07Z
Регионы России страдают от "мышиной лихорадки"
Корреспондент
2026-11-03T10:00:28Z
ТОП-9 продуктов, которые убивают сердце: один из них есть в каждом холодильнике
Comments UA
2026-10-22T20:09:19Z
Какие овощи самые полезные для здоровья: рейтинг от питательных до менее полезных
TSN
2026-10-26T12:51:51Z
Скорлупа отвалится сама: как варить и чистить яйца, чтобы не повредить белок
GlavRed
2026-10-24T19:39:16Z
Как почистить орехи без молотка за 5 минут
AgroNews
2026-10-20T19:21:53Z
Удача уже близко: эти четыре знака Зодиака с сегодняшнего дня ждут незабываемые изменения в жизни
Comments UA
2026-10-23T07:00:17Z
Готовьте запас на несколько суток без света: что должно лежать дома к зиме
Знай
2026-10-31T07:06:49Z
Конец октября все изменит: три знака Зодиака окажутся на пороге новой жизни
Comments UA
2026-10-20T13:39:02Z
Как понять, что у ваших отношений нет будущего: три главных признака, указывающих на это
TSN
2026-11-03T10:51:29Z
Кимчи из огурцов: простой рецепт пикантной корейской закуски, от которой обалдеет сам Чонгук
Знай
2026-11-03T10:36:41Z
Куда поехать в Украине: 5 лучших направлений для путешествия осенью
Comments UA
2026-10-29T08:00:38Z
Два стакана — и вековой нагар с кастрюль, противней и сковородок сойдет сам: способ наших бабушек
TSN
2026-10-27T10:51:14Z
Сколько можно хранить сырое мясо в морозилке: когда оно теряет вкус и качество
TSN
2026-10-25T06:12:17Z
Эти пятнадцать функций автомобиля удивят даже опытных водителей
TSN
2026-10-27T17:06:23Z
Более 1300 сил и полный привод: Honda готовит невиданный внедорожник для гонок
Фокус
2026-10-30T14:33:05Z
Забронированный номер не выдадут: водителей предупредили об ошибке с типом транспорта
Знай
2026-10-22T17:36:41Z
Acura воскресила легендарный NSX: более 3000 запчастей вернут спорткар к жизни
Фокус
2026-11-03T10:57:32Z
Toyota возглавила рейтинг продаж новых авто в Украине за октябрь
Gazeta UA
2026-11-03T07:33:28Z
Хакеры атакуют владельцев Li Auto: от 35 до 250 тыс. рублей за доступ к авто
MY.UA
2026-11-03T02:10:47Z
Невиданный Defender: как Sedona Edition покоряет улицы Киева
MY.UA
2026-11-02T22:36:31Z
Формула-1 в 2026 году: результаты гран-при и турнирная таблица гонщиков
UAToday
2026-11-02T19:57:12Z
Volkswagen приостановила разработку нового электрического Golf
Корреспондент
2026-11-02T19:15:06Z
Газ перекроют прямо в квартире: за какие нарушения отключают даже без долгов
Знай
2026-10-23T02:37:01Z
Заработал копейку – отдай государству: почему пенсионеры массово возвращают деньги ПФУ
Знай
2026-10-25T05:15:31Z
Долги за свет и газ больше не штрафуют: кого освободили от пени и ареста счетов
Знай
2026-11-02T19:21:44Z
Масштабный коллапс в аэропортах и не только: что известно о новой атаке на Москву
Comments UA
2026-10-24T16:27:37Z
Зеленский рассказал, почему Украина возобновила удары по российским НПЗ
ZN UA
2026-11-03T11:09:42Z
Минфин поставит точку в спорах вокруг авиализинга: чего ожидают авиакомпании
Знай
2026-11-03T10:51:52Z
Все вокзалы под прицелом: в УЗ объяснили, как произошла трагедия с 14 погибшими в Днепре
Фокус
2026-10-29T18:03:31Z
Укрэнерго подтвердило отключения на понедельник
Корреспондент
2026-11-01T18:30:47Z
Пенсия не ниже 6 197 гривен: кому государство гарантирует такие выплаты
Знай
2026-10-26T21:21:03Z
ТЦК требует показать смартфон: что нужно знать при проверке
Знай
2026-10-26T08:52:02Z
В первой телевизионной рекламе Grand Theft Auto VI не нашлось места для упоминания Xbox Series X|S
GameMag
2026-10-21T18:33:15Z
Скорпионы, Тельцы, Львы и Водолеи выйдут из чёрной полосы: Плутон возобновил прямое движение
Знай
2026-10-22T12:06:03Z
Ничего подобного мир не видел ранее: NASA показало, насколько сильным станет Эль-Ниньо в этом году
Фокус
2026-10-25T08:51:43Z
«Пожиратели» киловатт: 5 бытовых приборов, что значительно увеличивают коммунальные расходы
TSN
2026-11-03T11:06:30Z
"Большой взрыв" на Большом адронном коллайдере: физики заглянули в начало Вселенной
Фокус
2026-11-03T10:51:51Z
Риски космического масштаба: как Илон Маск уничтожил доверие мировых гигантов и рискует потерять клиентов
Новости Украины
2026-10-22T21:03:19Z
GTA 6 заработала 630 млн долларов ещё до релиза: PS5 принесла Rockstar 468 млн с предзаказов
Знай
2026-10-25T18:57:06Z
iPhone Duo в списке лучших изобретений: чем Apple и ИИ удивили мир
Знай
2026-10-30T07:00:56Z
Элина Свитолина "кинула" Монфиса по телефону — СМИ
TSN
2026-10-21T21:27:42Z
«Динамо» разгромило «Кудровку» 3:1 в дебюте Кендзерека: травма Петряка и два автогола
Знай
2026-10-24T18:57:07Z
Человек с двумя сердцами: в Луцке простились с легендарным футболистом Романом Максимюком
Знай
2026-10-24T14:36:55Z
"Шахтер" — "Спортинг": онлайн-трансляция матча Лиги чемпионов
ZN UA
2026-11-02T18:30:28Z
Неудача в Гонконге: украинка уступила сопернице из топ-70
Корреспондент
2026-11-03T11:06:43Z
Лига чемпионов, анонс 1-го игрового дня: Шахтёр сыграет со Спортингом, Атлетико примет Баварию
Корреспондент
2026-11-03T11:00:57Z
Тренер сборной уже знает, кого вызовет: что показало дерби Шахтер — Динамо
Знай
2026-10-28T06:12:35Z
"Унизил Америку так, как никто за 80 лет": легенда НХЛ разнес посланника Трампа через Путина
Comments UA
2026-10-22T09:12:58Z
Сборные США и России могут провести товарищеский матч по футболу
ZN UA
2026-10-23T14:05:36Z