Менее чем через три недели после начала экспериментов с ионами свинца на Большом адронном коллайдере (БАК) коллаборации ALICE, CMS и ATLAS опубликовали первые результаты обработки полученных данных.

Сотрудники ALICE направили в журнал Physical Review Letters две статьи. В одной из них даётся оценка количества частиц, рождающихся при «лобовых» столкновениях ядер свинца. Рассмотрев несколько тысяч таких событий, физики установили, что столкновения на энергии в 2,76 ТэВ на пару нуклонов в системе центра масс дают около 18 000 частиц, что в 2,2 раза превосходит показатели аналогичных опытов на американском Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов (RHIC), где место свинца занимает золото, а энергия опускается с 2,76 до 0,20 ТэВ.

Вторая статья посвящена нецентральным столкновениям ядер и так называемому эллиптическому потоку — явлению, регистрация которого считается одним из важнейших достижений RHIC. При взаимодействии сдвинутых друг относительно друга ядер сталкивается и рождает кварк-глюонную плазму лишь часть протонов и нейтронов каждого из них, а облако плазмы имеет миндалевидную форму. Оно расширяется во все стороны, но преимущественно вдоль той его оси, которая изначально имела наименьшую длину. В опыте детектор просто регистрирует частицы, разлетающихся после столкновения ядер; если какие-то два перпендикулярных направления дают разное количество частиц, эта разница будет характеризовать эллиптический поток.

Само обнаружение эллиптического потока служит надёжным свидетельством образования кварк-глюонной плазмы. По словам представителей ALICE, результаты эксперимента хорошо описываются моделью, в которой плазма наделяется свойствами «практически идеальной» жидкости со сверхмалой вязкостью.

Авторы ещё одного материала, также ожидающего публикации в Physical Review Letters, обсуждают гашение струи — другой эффект, указывающий на появление кварк-глюонной плазмы. Струи частиц, наблюдаемые в столкновениях протонов на БАК, обычно представляют собой узкие конусы, которые смотрят в противоположные стороны. В опытах с ионами энергии этих двух струй могут различаться на весьма заметную величину; считается, что одна из них «гасится» в результате взаимодействия с горячим и плотным веществом — той самой кварк-глюонной плазмой. Подобные несимметричные струи и зарегистрировали детекторы CMS и ATLAS.

Модель одного из реальных столкновений ионов свинца на БАК:

Рис. 1. Несимметричные струи (иллюстрации CMS Collaboration, The ATLAS Experiment).