Как именно рождается материя из вакуума? Этот фундаментальный вопрос физики, до сих пор остававшийся теоретическим, теперь получил практическое подтверждение. Впервые в истории ученые смогли воссоздать процесс рождения частиц и античастиц при разрыве глюонной связи между кварками с помощью квантового симулятора.
Физики из США, Канады и Европы, возглавляемые Михаилом Лукиным из Гарварда, провели уникальный эксперимент с квантовым компьютером Aquila — установкой, собранной на основе 256 охлаждённых нейтральных атомов. Эти атомы были «переплетены» невидимыми квантовыми связями и выстроены в особом порядке, который имитирует поведение кварков, антикварков и глюонов.
Согласно теории квантовой хромодинамики, если попытаться разорвать связь между кварками, то энергия связи возрастает настолько, что из «ничего» — из вакуума — появляются новые частицы. Именно этот эффект и был воссоздан в лабораторных условиях.
«Мы впервые воспроизвели процесс рождения пар частиц из вакуума при помощи программируемого квантового симулятора»
— Международная группа исследователей, журнал Nature
Исследование показало, что для воспроизведения этого феномена необходимо не менее 59 атомов, расположенных по схеме кагомэ — узору из японской мозаики, позволяющему точно смоделировать ключевые взаимодействия сильных ядерных сил.
Этот эксперимент не только подтверждает одно из важнейших положений квантовой хромодинамики, но и открывает путь к исследованию процессов, ранее считавшихся недоступными. Отныне происхождение материи перестаёт быть чистой теорией — и становится управляемым процессом, доступным для наблюдения.
Источник: Nature
