В первые моменты существования Вселенной температуры достигали триллионов градусов, формируя крайне горячую смесь кварков и глюонов — кварк-глюонную плазму (QGP). В экспериментах на Большом адронном коллайдере (LHC) в Швейцарии учёные воспроизводят это состояние, сталкивая тяжёлые ионы на близкой к световой скорости частоте, чтобы временно разделить кварки и глюоны и увидеть микроскопические количества такой же материи, которая существовала в первые микросекунды после Большого взрыва. Среди данных испытаний — анализ коллизий, проведённых с помощью детектора CMS, что позволяет идентифицировать призначенные сигналыWake-облаков. В ходе подхода учёных зафиксировано около 2 тысяч событий, в которых возникал Z‑бозон, связан с соответствующей активацией кварка в плазме. Эти цифры являются ключевыми для сопоставления наблюдений с предсказаниями модели гибридной плазмы. (источники: 1, 31, 24–29)

Новый метод учёных основан на использовании Z‑бозона как «маркера» для локализации и измерения следов, порождаемых единичным кварком в QGP. Вместо поиска пар кварк–антикварк исследователи сосредоточились на событиях, где один кварк двигался через плазму в противоположном направлении от Z‑бозона, который практически не взаимодействует с окружающей средой и имеет характерную энергию. Таким образом любые рябь и вихри, зафиксированные на стороне кварка, можно отнести именно к самому кварку. Это достигается в сотрудничестве с группой профессора Yi Chen из Университета Вандербилтов. (источники: 24–29)

Анализ данных на LHC показал волны и вихри в плазме в направлениях противоположных Z‑бозону. По данным 13 миллиарда коллизий в рамках эксперимента CMS были выделены примерно 2 тысячи событий с Z‑бозоном; для каждого из них карты энергопереноса по короткоживущей кварк-глюонной плазме демонстрировали характерные «флюидоподобные» схемы: всплески, завитки и вихревость, направленные противоположно движению кварка. Эти наблюдения позволяют прямо связать рябь в плазме с движущимся кварком. (источники: 31, 32, 33, 34)

Обнаруженное согласуется с предсказаниями гибридной модели Раџагопала о том, что кварк-глюонная плазма реагирует как жидкость при прохождении энергичных частиц. Один из ведущих авторов — Yen‑Jie Lee из MIT — подчёркивает, что теперь мы можем зафиксировать прямой эффект того, как кварк «тащит» за собой частицы плазмы, что позволило бы детальнее изучать свойства этой экзотической жидкости. В то же время учёные отмечают, что ранее поиск за хвостами этих волн был затруднён из‑за соседних эффектов от пар кварк–антикварк; новая техника с Z‑бозонами облегчает идентификацию волн от отдельных кварков. Исследование поддержано, частично, Министерством энергетики США. (источники: 4, 12, 35, 36, 37)