Екип с участието на д-р Димитър Михайлов доказа как материята оцелява при трилион градуса в Големия адронен колайдер

Международен екип учени, с решаващото участие на българския физик д-р Димитър Михайлов от Софийския университет "Св. Климент Охридски", разреши една от най-големите загадки във физиката на елементарните частици. Изследването, публикувано днес в най-авторитетното научно списание в света – Nature, обяснява как крехки атомни ядра успяват да се формират и оцелеят в условия, които би трябвало да ги унищожат мигновено.

Откритието е направено на базата на данни от експеримента ALICE в Големия адронен колайдер (LHC) в Женева и дава отговор на парадокс, който мъчи учените от десетилетия.

Парадоксът на "снежинките в огъня"

В сърцето на сблъсъците в LHC температурите надхвърлят един трилион градуса – условия, сходни с тези малко след Големия взрив и многократно по-горещи от центъра на Слънцето (15 млн. градуса). Логиката на физиката диктува, че в такава среда връзките между протони и неутрони не могат да съществуват.

Въпреки това, детекторите на ALICE редовно засичат деутерони – леки ядра, съставени от един протон и един неутрон. Учените сравняват феномена с това да видиш "снежинки, които се раждат и оцеляват в огън".

"Този проблем изглеждаше неразрешим с конвенционалните модели", коментират експерти. Решението обаче идва чрез нов подход, в който българският екип има водеща роля.

Елегантният механизъм на оцеляване

Д-р Михайлов и колегите му доказват, че "снежинките" всъщност не се раждат в самия огън. Анализът показва, че в най-горещата зона на сблъсъка оцеляват не целите ядра, а техните "родители" – протони, неутрони и т.нар. резонанси (възбудени състояния).

Ключът е в частици като резонанс делта. Те се раждат в адската жега, но живеят достатъчно дълго, за да излетят на няколко трилионни части от милиметъра (фемтометри) извън най-горещата зона. Едва там, в относителна "безопасност", те се разпадат и освобождават протони и неутрони, които се свързват в деутерон.

Процесът включва и отделянето на пион – частица, която отнася излишната енергия, гарантирайки спазването на фундаменталните закони за запазване на енергията.

От Женева до Космоса

Значението на откритието надхвърля рамките на лабораторията в ЦЕРН. Според д-р Михайлов, механизмът може да обясни процеси, протичащи в дълбокия Космос.

"Произходът на тежките елементи в космическите лъчи все още е загадка. Нашите резултати може да са първата стъпка към разбулването ѝ", посочва българският учен, цитиран от Nature.

Ролята на България

България е член на ЦЕРН от 1999 година, а над 100 родни специалисти работят по различните експерименти. Конкретният анализ на д-р Михайлов е подкрепен от мащабния проект SUMMIT на Софийския университет, финансиран по Плана за възстановяване и устойчивост (NextGenerationEU).

Публикацията в Nature е своеобразен атестат за качеството на българската физика на световно ниво, поставяйки името на Софийския университет редом до най-големите научни институти в света.