Представьте себе столкновение протонов на ускорителе, таком как Большой адронный коллайдер (БАК). Когда два протона встречаются на огромной скорости, возникает нечто вроде кипящего моря частиц — кварков и глюонов. Эта начальная фаза кажется невероятно сложной и беспорядочной. Через какое-то время система охлаждается, и возникают более стабильные частицы, называемые адронами, которые разлетаются от точки столкновения, пишет ScienceDaily.
Можно подумать, что такая сложная первоначальная ситуация сильно отличается от последующих стадий, когда остаются менее запутанные процессы. Но это неверное предположение. Физики проверили гипотезу о том, насколько различается степень беспорядка (энтропия) между начальной фазой, полной множества взаимодействий кварков и глюонов, и конечной фазой, когда образуются устойчивые адроны. Ученые сравнили теоретическое предсказание с результатами экспериментов на БАК и пришли к выводу, что разница между этими двумя этапами не столь велика, как ожидалось. Оказалось, что в обоих случаях уровень энтропии примерно одинаковый.
Результат согласуется с одним фундаментальным принципом квантовой механики — унитарностью. Суть унитарности заключается в том, что всякая физическая система развивается таким образом, что сохраняется общая вероятность всех возможных исходов. Другими словами, никакой информации не теряется и не появляется внезапно. Это важно, потому что именно оно помогает объяснить, почему энтропия остается постоянной на разных этапах столкновения.
Таким образом, несмотря на сложность начальных этапов столкновения протонов, физика показывает, что энтропия системы практически неизменна независимо от того, идет ли речь о раннем этапе существования множества кварков и глюонов или о поздних стадиях формирования адронов. Это открытие стало возможным благодаря современным экспериментам и моделированию, проведенным на Большом адронном коллайдере.
Ранее ученые предложили новый метод обнаружения легкой темной материи. Это явление остается одной из главных нерешенных проблем современной физики. Темная материя невидима: она не выделяет, не поглощает и не отражает свет, почти не вступает в контакт с обычной материей, поэтому традиционные способы наблюдения оказываются неэффективными.
