კვარკები და გლუონები წარმოადგენენ ძლიერად ურთიერთქმედ ფუნდამენტურ ნაწილაკებს, რომლებიც ჰადრონულ მატერიას შეადგენენ. სწორედ კვარკებისგან არის აგებული, მაგალითად, პროტონები და ნეიტრონები, ხოლო გლუონები აკავებენ კვარკებს ნაწილაკების შიგნით. ითვლება, რომ დიდი აფეთქების შემდეგ პირველ მიკროწამებში სამყაროში მატერია არ არსებობდა ცალკეული ჰადრონების სახით, არამედ იმყოფებოდა კვარკ-გლუონური პლაზმის მდგომარეობაში — უკიდურესად ცხელი და მკვრივი გარემო, სადაც კვარკები და გლუონები ჯერ კიდევ არ იყვნენ „ჩაკეტილი“ პროტონებში, ნეიტრონებსა და სხვა კომპოზიტურ ნაწილაკებში.

როგორც წესი, კვარკ-გლუონურ პლაზმას სწავლობენ მძიმე ბირთვების შეჯახებებში, რადგან იქ უფრო მარტივია ძალიან ცხელი და მკვრივი გარემოს შექმნა, რომელიც ადრეული სამყაროს მატერიას ჰგავს. თუმცა, ბოლო წლებში კვარკ-გლუონური პლაზმის წარმოშობის ნიშნები (შორ მანძილზე მოქმედი კორელაციები, დინების მასობრივი წესრიგი და უცნაური ჰადრონების გაძლიერებული წარმოქმნა) აღმოჩნდა ასევე პროტონ-პროტონულ და პროტონ-ბირთვულ შეჯახებებში. ჯერ კიდევ 2017 წელს დიდი ადრონული კოლაიდერის ოთხი ძირითადი ექსპერიმენტიდან ერთ-ერთი — ALICE კოლაბორაცია — იუწყებოდა პროტონების შეჯახებებში უჩვეულო კოლექტიური ქცევის კვალზე, თუმცა ეს შედეგი თავისთავად არ ითვლებოდა კვარკ-გლუონური პლაზმის არსებობის მტკიცებულებად.

ფიზიკოსებს სჯეროდათ, რომ მცირე სისტემების შეჯახება ვერასოდეს შექმნიდა იმ ექსტრემალურ პირობებს, რომლებიც საჭიროა კვარკებისა და გლუონების „გასათავისუფლებლად“. თუმცა, 2026 წლის 20 მარტს ჟურნალ Nature Communications-ში გამოქვეყნებულ სტატიაში ALICE კოლაბორაცია იუწყება, რომ დიდ ადრონულ კოლაიდერზე განხორციელებულ პროტონების ერთმანეთთან (13 ტერაელექტრონვოლტის ენერგიაზე) და ტყვიის ბირთვებთან (დაახლოებით 5 ტერაელექტრონვოლტის ენერგიაზე) შეჯახებებში მათ აღმოაჩინეს ახალი არგუმენტები იმის სასარგებლოდ, რომ მცირე სისტემებშიც შეიძლება მოკლე დროით წარმოიშვას კვარკ-გლუონური პლაზმა.

ამ აღმოჩენის მთავარი დასტური ე.წ. ანიზოტროპული ნაკადია, რომელიც კვარკ-გლუონური პლაზმის დამახასიათებელი თვისებაა. ჩვეულებრივ, შეჯახებისას ნაწილაკები ყველა მიმართულებით თანაბრად უნდა იფანტებოდნენ, მაგრამ პლაზმის არსებობის შემთხვევაში ისინი „კოლექტიურ ქცევას“ ავლენენ და გარკვეული მიმართულებით უფრო ინტენსიურად მოძრაობენ. ALICE-ის მეცნიერებმა შუალედურ იმპულსურ დიაპაზონში (3–8 გიგაელექტრონვოლტი) შეამჩნიეს მნიშვნელოვანი კანონზომიერება: სამი კვარკისგან შემდგარი ბარიონები გაცილებით ძლიერ ნაკადს ქმნიან, ვიდრე ორი კვარკისგან შემდგარი მეზონები.

ამ ფენომენის ყველაზე ბუნებრივი ახსნაა კვარკების კოალესცენცია (გაერთიანება): პლაზმაში თავისუფლად მოძრავი კვარკები ერთმანეთთან ერთიანდებიან და ქმნიან უფრო დიდ ნაწილაკებს. რადგან ბარიონი მეტი კვარკისგან შედგება, ის პლაზმის საერთო „დინებიდან“ მეტ კოლექტიურ იმპულსს იღებს. ეს არის ძლიერი ინდიკაცია იმისა, რომ ჰადრონიზაციამდე (ნაწილაკების საბოლოო ფორმირებამდე) სისტემაში არსებობდა თავისუფალი, მოძრავი კვარკების ფაზა.

კვლევის ფარგლებში ფიზიკოსებმა ექსპერიმენტული მონაცემები კომპიუტერულ სიმულაციებს შეადარეს. აღმოჩნდა, რომ გაზომვებს ყველაზე კარგად აღწერს ჰიბრიდული სცენარი, რომელის მიხედვითაც თავდაპირველად წარმოიქმნება ჰიდროდინამიკურად გაფართოებადი გარემო, შემდეგ კი კვარკები კოალესცენციის გზით ერთიანდებიან ჰადრონებად. მოდელებმა, რომლებშიც ეს ეტაპი ან კოალესცენცია არ იყო გათვალისწინებული, ვერ შეძლეს მეზონებისა და ბარიონების დაკვირვებული განსხვავების აღწერა.

მეცნიერები აგრძელებენ კვარკ-გლუონური პლაზმის შესწავლის ახალი გზების ძიებას. ამჟამად იგეგმება ჟანგბადის ბირთვების შეჯახების 2025 წლის მონაცემების ანალიზი. ჟანგბადი თავისი ზომით შუალედურია პროტონსა და ტყვიას შორის, ამიტომ ის ერთგვარი „ხიდი“ გახდება, რომელიც დაგვეხმარება დავინახოთ, როგორ იცვლება მატერია და როგორ ძლიერდება პლაზმის ეფექტები სისტემის ზომის ზრდასთან ერთად.

წყარო:
https://home.cern...collisions
https://www.innov...nds/67942/