Результаты работы детектора STAR на Релятивистском тяжёлом ионном коллайдере (RHIC) заставили учёных пересмотреть базовые принципы устройства материи. Эксперименты показали, что главную роль в переносе барионного числа — свойства, отличающего вещество от антивещества, — могут играть не только сами кварки, но и частицы-посредники, называемые глюонами.
В течение десятилетий считалось, что каждый из трёх валентных кварков внутри протона несёт ровно одну треть этого квантового заряда. Однако новые данные указывают на то, что истинным носителем может быть особая структура — так называемый глюонный переход (gluonic junction) или «узел».
Эта гипотеза родилась из наблюдений на RHIC, который завершил свою работу в начале 2026 года. Учёные зафиксировали странный феномен: при столкновениях ядер рождалось значительно больше частиц вещества (барионов), чем античастиц, причём именно сбоку от направления пучков. Само по себе преобладание материи над антиматерией ожидаемо, ведь эксперимент начинался с обычного вещества. Но чтобы объяснить избыток боковых барионов, требовалось остановить все три кварка в центре столкновения, а затем заставить их заново собраться в новые частицы, летящие вбок. Это выглядело физически маловероятным.
Анализ электрического заряда дал разгадку. Он показал, что остановившихся кварков было явно недостаточно для объяснения количества образовавшихся барионов. Вместо них учёные предположили, что источником недостающих единиц служит сам глюонный узел, связывающий кварки.
Почему глюоны стали главными героями?
Традиционная модель описывает протон упрощённо: три кварка плавают в вакууме. Реальность же куда сложнее. Внутри крошечной частицы кипит бурная динамика: тысячи глюонов постоянно взаимодействуют друг с другом, а также пары кварков и антикварков возникают прямо из пустоты. Протон — это динамическая система, а не статичная конструкция.
При сверхвысоких энергиях число глюонов в протоне стремительно растёт. Импульс распределяется между ними, поэтому отдельный глюонный узел становится гораздо более лёгкой мишенью для остановки во время столкновения, чем быстро движущиеся кварки.
Физики предложили следующую картину: когда два разогнанных до околосветовых скоростей протона сталкиваются, их внутренние структуры деформируются. В отличие от кварков, которые продолжают движение вдоль оси пучка, глюонный узел останавливается в зоне удара. Его энергия мгновенно превращается в массу новых частиц-барионов, разлетающихся перпендикулярно направлению лучей.
«Остановить один связанный узел проще, чем остановить три отдельных кварка», — поясняет Притвиш Трайбеди из Брукхейвенской лаборатории. «Это делает такое взаимодействие более вероятным».
Узел вместо порошка: новый взгляд на структуру материи
Исследователи обнаружили чёткую закономерность: события, порождающие максимальное количество вторичных частиц, демонстрировали самый высокий процент боковых барионов. Это стало весомым аргументом в пользу существования глюонной связи.
Если эта гипотеза подтвердится, она поставит под сомнение устоявшуюся догму. «Наши исследования ставят под сомнение старую идею о том, что барионное число делится поровну между тремя кварками и переносится ими», — отмечает физик Ронгронг Ма. «Мы начинаем видеть истинного виновника стабильности той Вселенной, в которой мы существуем».
Понимание того, кто именно несёт барионное число, имеет колоссальные последствия. Оно объясняет, почему протон живёт дольше самой Вселенной, почему атомы стабильны, а материя доминирует над антиматерией. Открытие открывает путь к созданию принципиально новой картины строения мира.
Изображение: секция релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) в США. Источник: Z22 - Собственная работа / en.wikipedia.org
