Кварк-глюонная плазма, возникающая на доли секунды при столкновении частиц в коллайдерах, продемонстрировала удивительно быстрое вращение. Новый анализ американских ученых показал, что завихренность этого состояния материи, заполнявшего Вселенную в первые секунды после Большого взрыва, на много порядков превосходит соответствующие значения не только для ядер суперячеек торнадо и Большого красного пятна на Юпитере, но и рекордные лабораторные показатели для нанокапель сверхтекучего гелия. Результаты исследования изложены в журнале Nature.

Кварк-глюонная плазма (КГП), состоящая из мельчайших строительных блоков материи, обладает целым рядом уникальных свойств. Несмотря на слово «плазма», под которым обычно понимается газообразное состояние, КГП по физическим свойствам лучше всего соответствует идеальной жидкости. Изучая свойства этого состояния материи, физики надеются лучше понять сильное ядерное взаимодействие — наименее изученную силу в микромире.

Конкретно изучение завихренности поможет разобраться с правильным теоретическим описанием движения КГП, а дополнительные экспериментальные данные — определять величины магнитного поля.

«Пока что описание КГП, грубо говоря, такого: «это горячая жидкость, которая взрывообразно расширяется и течет очень легко», но мы хотим понять это состояние на намного более детальном уровне, — говорит Майкл Лиза, физик из Университета штата Огайо. — Успевает ли она достичь равновесного состояния для естественного возникновения вихрей? Если да, то как она реагирует на экстремальную завихренность?».

Теоретически, при возникновении вихря спины испускаемых им частиц должны преимущественно быть направлены вдоль оси вращения вихря. Таких вихрей может быть много, но в среднем спины частиц должны быть выстроены вдоль углового момента всей системы, которые определяет изначально столкнувшимися частицами.

Физики изучают различные частицы, появляющиеся в реакциях внутри КГП для определения ее параметров. Собранные ими данные говорят о чрезвычайно высокой степени завихренности этого состояния материи — такое значение не предсказывали большинство из предложенных теоретиками моделей.