У липні 1945 року в пустелі штату Нью-Мексико (США) стався перший в історії людства ядерний вибух — випробування «Трініті». Він поклав початок ядерній ері, але, як з’ясувалося, також створив щось зовсім неочікуване: рідкісну форму матерії, яку раніше вважали можливою лише в теорії. Сімдесят років потому науковці виявили у зразках післявибухового скла так звану кварк-глюонну плазму, речовину, яка могла існувати лише у перші мікросекунди після Великого вибуху.
Що таке кварк-глюонна плазма?
Кварк-глюонна плазма — це стан матерії, у якому кварки та глюони (фундаментальні частинки, з яких складаються протони й нейтрони) існують вільно, а не зв’язані в атомні ядра. У звичайних умовах такі частинки завжди перебувають у складі більших структур — протонів і нейтронів. Але при екстремально високих температурах і тисках, як-от у момент ядерного вибуху, ці зв’язки можуть руйнуватися, і тоді матерія переходить у новий стан.
Цей стан досі вдавалося отримати лише у найбільших прискорювачах частинок — наприклад, у Великому адронному колайдері. Та тепер стало відомо, що аналогічна форма матерії могла з’явитися ще у 1945 році — під час першого ядерного вибуху.
Доказ — у матеріалі під назвою трінітіт
Після вибуху 1945 року на місці випробування утворилося склоподібне зеленувате утворення, яке назвали трінітітом. Багато років цей матеріал вивчали через його радіоактивність і хімічні властивості. Проте лише нещодавно група фізиків застосувала до нього новітні спектроскопічні методи, щоб дослідити мікроструктуру.
Вони виявили у трінітіті наявність ізотопів і мікрочастинок, які можуть бути свідченням миттєвого переходу до кварк-глюонної плазми. Це відкриття означає, що трінітіт — це не просто історичний артефакт, а справжній «заморожений слід» фундаментальної матерії, яка існувала лише на самому початку Всесвіту.
Чому це важливо?
- Нові знання про ранній Всесвіт. Вивчаючи трінітіт, науковці можуть більше дізнатися про умови, які панували в перші мікросекунди після Великого вибуху.
- Додатковий інструмент для фізиків-ядерників. Якщо подібні форми матерії можна створювати в лабораторних умовах, це відкриває шлях до нових досліджень квантової хромодинаміки — науки про взаємодію елементарних частинок.
- Моральний аспект. Виявлення такого надзвичайного фізичного феномену внаслідок руйнівного акту (ядерного вибуху) знову нагадує про складну етичну природу наукових відкриттів, пов’язаних із війною.
Що далі?
Дослідники планують вивчати інші зразки трінітіту та порівнювати їх із даними, отриманими в прискорювачах. Також виникла ідея створити віртуальну реконструкцію умов вибуху, щоб краще зрозуміти процес формування цієї рідкісної матерії.
Висновок
Перший ядерний вибух у світі став не лише символом початку епохи атомної зброї, а й — як виявилося — унікальним експериментом природи. Той мить у пустелі Нью-Мексико не тільки змінила хід історії, але й подарувала людству ще одне вікно у глибини Всесвіту — через рідкісну, майже фантастичну форму матерії, яку досі вважали недосяжною за межами прискорювачів.