Матерія з нічого. Фізики вперше зафіксували народження реальних частинок із квантового вакууму

Дослідження проводилося на Релятивістському колайдері важких іонів(RHIC), розташованому в Брукхейвенській національній лабораторії Міністерства енергетики США.

Читайте также: 10 причин, чому ця криптозима буде найгіршою в історії (штучний інтелект теж звинуватили)

Сучасна наука розглядає вакуум не як абсолютну порожнечу, а як простір, заповнений«віртуальними» парами частинок і античастинок, що постійно виникають і зникають. Під час зіткнення протонів на швидкостях, максимально наближених до швидкості світла, вивільняється достатньо енергії, щоб перетворити ці гіпотетичні пари на реальні об’єкти.

Для підтвердження цієї теорії вчені проаналізували мільйони зіткнень, зосередивши увагу на лямбда-гіперонах та їхніх антиматеріальних аналогах — антилямбдах. Ці частинки є ідеальними об’єктами для вивчення, оскільки напрямок їхнього квантового спіну(власного моменту імпульсу) можна точно відновити за характером їхнього розпаду.

Дослідницька група виявила дивну закономірність: коли лямбда-частинки та антилямбди утворюються близько одна до одної, їхні спіни виявляються ідеально вирівняними. Це свідчить про те, що дивні кварки та антикварки, з яких вони складаються, виникли як єдина квантово заплутана пара безпосередньо з вакууму. Фізики порівнюють такі частинки з «квантовими двійниками», які зберігають свій початковий зв’язок навіть після перетворення на реальну матерію.

Читайте также: Сильний конкурент. Після запуску Gemini 3 кількість активних користувачів Google зросла більш ніж на 100 мільйонів

Проте ефект ідеального вирівнювання зникає, якщо частинки народжуються на великій відстані одна від одної. На думку вчених, у таких випадках навколишнє середовище та взаємодія з іншими кварками руйнують тендітний квантовий зв’язок. Перехід від квантово-пов’язаної поведінки до класичної фізики залишається одним із ключових нерозв’язаних питань сучасної науки, що має критичне значення для розвитку квантових обчислень.

Це відкриття, опубліковане в журналі Nature, відкриває нову еру в розумінні фундаментальних властивостей Всесвіту. Науковці планують застосувати розроблену методику в експериментах із зіткненнями важких атомних ядер, а також на майбутньому електронно-іонному колайдері, щоб глибше дослідити процес формування протонів, нейтронів та іншої видимої матерії з енергії порожнечі.