Физики STAR подтвердили связь между квантовым вакуумом и формированием материи

Американские физики из коллаборации STAR, работающей на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL), экспериментально подтвердили фундаментальную связь между флуктуациями квантового вакуума и возникновением реальной материи. Это открытие было опубликовано в журнале «Nature» в начале февраля 2026 года. RHIC, объект Министерства энергетики США (DOE), функционирует с 2000 года и является единственным в США коллайдером, способным сталкивать ионы с релятивистскими скоростями для изучения состояний материи, существовавших сразу после Большого взрыва.

Исследователи проанализировали миллионы протонных столкновений, фокусируясь на парах частиц — лямбда-гиперонах и их антиматериальных аналогах, антилямбда-частицах. Эти короткоживущие частицы позволяют точно реконструировать ориентацию их квантового спина на основе характерных паттернов распада. Команда установила, что когда лямбды и антилямбды рождаются в непосредственной близости друг от друга в результате столкновения, их спины оказываются идеально сонаправленными, что служит прямым свидетельством их общего происхождения.

Доктор Чжоудуньмин (Конг) Ту, физик из STAR в Брукхейвене и соруководитель исследования, отметил в феврале 2026 года, что работа открывает окно в квантовый вакуум, потенциально инициируя новую эру в понимании механизмов формирования видимой материи. Открытие представляет собой первое прямое экспериментальное доказательство того, что странные кварки, входящие в состав этих частиц, происходят из единой, неразделимой пары, порожденной в вакууме. Квантовый вакуум насыщен флуктуирующими энергетическими полями, порождающими кратковременные виртуальные пары частица-античастица.

Столкновения на RHIC, достигающие скоростей, близких к скорости света, обеспечивают энергию для преобразования некоторых виртуальных пар кварков/антикварков в реальные, детектируемые частицы. Обнаруженное выравнивание спинов в парах лямбда-антилямбда убедительно указывает на то, что они унаследовали это квантовое выравнивание от своих прародителей. Доктор Ян Ванек из Нью-Гэмпширского университета, также соруководитель исследования, сравнил это явление с «квантовыми близнецами», сохраняющими спиновое выравнивание родительских странных кварков при рождении вблизи друг друга.

Эта методика предоставляет новый инструментарий для изучения перехода от коррелированного квантового поведения к классической физике. Исследователи планируют применить эту технику к столкновениям тяжелых ионов в рамках будущей программы Электрон-ионного коллайдера (EIC), который будет построен на базе инфраструктуры RHIC в BNL. Завершение основной эксплуатационной фазы RHIC состоялось 6 февраля 2026 года проведением последних столкновений ионов кислорода, что ознаменовало окончание четверти века новаторских открытий на объекте.