Международная коллаборация ALICE при Большом адронном коллайдере ЦЕРН опубликовала результаты экспериментов по столкновению легких атомных ядер. Ученые выяснили, что ядро изотопа неон-20 имеет нетипичную форму — оно напоминает кеглю для боулинга, а не округлый шар, как предполагалось прежде. Работа вышла в журнале Physical Review Letters 17 августа 2026 года.
В экспериментах физики разгоняли ядра кислорода-16 и неона-20 почти до скорости света и сталкивали их. Непосредственно наблюдать то, что происходит внутри, невозможно: время реакции ничтожно мало. Вместо этого исследователи анализировали траектории сотен частиц, разлетавшихся после каждого столкновения. По рисунку этих потоков — эллиптическому и треугольному — ученые восстанавливали исходную геометрию ядра. Наиболее четкие различия проявились в почти лобовых столкновениях.
Форма ядра оказалась принципиальна: она определяет, как именно разлетаются продукты реакции. Нестандартная конфигурация неона-20, напоминающая кеглю, дала отчетливый асимметричный след в детекторе. Ядро кислорода-16 в тех же экспериментах вело себя значительно более округло, хотя ряд теоретических моделей предсказывал ему тетраэдрическое строение — структуру, напоминающую пирамиду с четырьмя вершинами. Сравнение двух изотопов позволило разграничить эффекты геометрии ядра и эффекты самого столкновения.
Главная цель экспериментов — воссоздать кварк-глюонную плазму, особое состояние вещества, в котором кварки и глюоны движутся свободно, не объединяясь в привычные протоны и нейтроны. Именно такое вещество заполняло Вселенную в первую миллионную долю секунды после Большого взрыва. Прежде считалось, что для получения плазмы необходимо сталкивать тяжелые ядра свинца. Новые опыты с легкими ядрами показали: задача решаема и с кислородом, и с неоном.
Работу возглавили ученые Копенгагенского университета и Института Нильса Бора — You Zhou, Эмиль Горм Дальбек Нильсен и Чжиюн Лу. В проекте также участвовали исследователи Орхусского университета. Схожие результаты по тем же столкновениям параллельно получила коллаборация CMS.
Ранее мы рассказывали, как Большой адронный коллайдер завершил третий рабочий цикл и ушел на модернизацию до 2030 года.