Команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) с помощью Большого адронного коллайдера (LHC) обнаружила новые свойства ядерной материи. Вместо привычных прямых столкновений частиц учёные изучали редкие события, когда частицы лишь касаются друг друга. Эти «почти столкновения» приводят к фотоядерным реакциям — воздействию фотонов на ядра, которое позволяет получить уникальные сведения о сильном взаимодействии.

В экспериментах наблюдались выбросы субатомных частиц, включая D0-мезоны, содержащие очарованные кварки. Они помогают исследовать поведение глюонов — частиц, которые связывают кварки в ядре и являются носителями сильного взаимодействия, удерживающего материю.

С помощью специально разработанного алгоритма для детектора CMS учёные смогли выделить редкие фотоядерные события из миллиардов столкновений. Они обнаружили, что в условиях высокой плотности глюоны ведут себя необычно: их динамика замедляется, что ранее считалось невозможным.

Исследователи сначала смоделировали, как выглядят фотоядерные взаимодействия, а затем разработали алгоритм для их обнаружения в реальном времени. Это позволило выделить сотни редких событий из десятков миллиардов столкновений. На основе этих данных были рассчитаны плотность глюонов и сила их взаимодействия в ядре.

Результаты открывают новые возможности для изучения структуры ядерной материи. Учёные планируют повысить точность измерений, чтобы глубже понять распределение кварков и глюонов внутри ядра. Это имеет фундаментальное значение, так как сильное взаимодействие лежит в основе всех наблюдаемых явлений в природе.

«Глюоны — это сила, которая удерживает Вселенную вместе. Теперь у нас есть способ проверить существующие теории о сильном взаимодействии», — отметил ведущий автор исследования Жан Микель Инноченти (Gian Michele Innocenti).