Глазма — это такое состояние материи, которое образуется при столкновении ультрарелятивистских атомных ядер, лишённых электронов и путешествующих, как следует из названия, со скоростью, близкой к световой. Как все помнят, из ОТО вытекает, что такие атомы будут сжатыми в направлении своего движения (лоренцово сокращение).

Учёные, составляющие CMS Collaboration, заявили, что,

согласно очередному анализу данных БАК, частицы, рождающиеся в протон-ионных столкновениях и разлетающиеся из района столкновения, скоррелированы, связаны — то есть ведут себя схожим образом, а не полностью независимо, в частности вылетают из района протон-ионного столкновения в одном направлении.

Рис. 1. Пара частиц, вылетающих из района столкновения в БАК, несёт на себе следы квантового запутывания, обусловленного появлением глазмы. (Здесь и ниже иллюстрации CERN).

Ранее такие корреляции отмечались в столкновениях протон-протонного и ион-ионного типа, где обусловливались появлением состояния так называемого конденсата цветового стекла, которое сопровождается последующим появлением глазмы. А вот возникновение такого состояния и глазмы в протон-ионных столкновениях зафиксировано впервые.

Напомним: теоретически считалось, что глазма возникает, когда столкновение двух атомных ядер создаёт так называемую стену глюонов, ведущую себя как своего рода жидкость. В целом такой механизм описан в рамках модели конденсата цветового стекла. Поскольку глюоны являются одновременно и волной, и частицей, их волновые функции могут коррелировать друг с другом, создавая квантовое запутывание и обусловливая наблюдавшуюся взаимосвязь.

Рис. 2. Столкновение ядер: сплющенные ядра атомов после коллизии образуют глазму, между ними возникают струны глюонного поля. С протон-ионным столкновением такой ясности пока нет.

Такое объяснение, при всей своей безальтернативности, несколько запутывает картину рождения конденсата цветового стекла и глазмы. Считалось, что для столкновений ионов механизм образования глазмы понятен: летящие с околосветовой скоростью ядра сплющиваются и выглядят как блины, а не сферы. В момент столкновения эти «блины» «пролетают» друг сквозь друга, и в пространстве между ними возникает глазма — состояние, из которого потом разовьётся комок кварковых и глюонных полей.

Однако протоны не ионы, поэтому вышеупомянутое рождение глазмы в протон-протонных столкновениях пока не получило полностью удовлетворительного объяснения: размеры атомных ядер и одиночных протонов сильно разнятся. Продолжая «блинную» аналогию, скажем, что ион свинца соотносится с протоном примерно как тот же блин и монета.

Словом, рождение глазмы в результате столкновений таких разных частиц, как протоны и ионы, выглядит до некоторой степени загадочно. Неужели столкновения адронов при сверхвысоких энергиях порождают конденсат цветового стекла и глазму при столь радикальной разности исходных частиц? На первый взгляд, это не более вероятно, чем рождение общего потомства у медведя и тигра, однако подводить итог пока рано.

В январе 2013 года коллаборация CMS собирается провести дополнительные протон-ионные столкновения, с тем чтобы окончательно подтвердить или опровергнуть образование глазмы при такого рода взаимодействиях.

Отчёт об исследовании вскоре будет опубликован в журнале Physical Review B.