Физики впервые зафиксировали рождение материи из пустоты квантового вакуума

Ученые впервые получили прямое экспериментальное доказательство одного из самых загадочных квантовых явлений — рождения реальной материи из пустоты вакуума. Исследование международной коллаборации STAR, опубликованное в авторитетном журнале Nature, раскрывает механизм превращения виртуальных частиц в реальные.

Эксперименты проводились на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). Физики сталкивали протоны и анализировали рождающиеся частицы. Их внимание привлекло необычное поведение пар лямбда-гиперонов и антилямбда-частиц.

Согласно квантовой теории, вакуум — это не пустота, а «кипящий бульон» из непрерывно рождающихся и исчезающих виртуальных пар частица-античастица. Эти флуктуации обычно невозможно зафиксировать. Однако в мощных полях высокоэнергетических столкновений виртуальные объекты могут получить энергию и стать реальными, долгоживущими частицами.

Ключевым открытием стала обнаруженная корреляция спинов (собственных моментов вращения) у рождающихся пар лямбда и антилямбда. Если частицы рождались близко друг к другу, их спины оказывались согласованными. Эта связь исчезала по мере их взаимодействия с окружающей средой. Такая корреляция — прямое свидетельство того, что обе частицы в паре произошли из одной виртуальной пары кварк-антикварк, изначально существовавшей в квантовом вакууме.

Это открытие дает ученым уникальный инструмент для изучения перехода от квантового мира к классическому и понимания фундаментального вопроса: как из первичной «пустоты» возникает масса и структура всего видимого вещества во Вселенной.

Исследование подтверждает, что вакуум является активной средой, способной порождать материю, что открывает новые горизонты в физике элементарных частиц.

Ранее российские ученые создали компрессор, сжимающий газ почти без нагрева.