Горячая ядерная материя

В обычных условиях ядро атома ведет себя подобно капельке жидкости.

Но в столкновениях ядер, разогнанных до гигантских скоростей, когда ядерное вещество нагревается и сжимается, возникают его новые фазовые состояния, похожие на пар,

твердое тело или плазму.

ЯДРО атома — это кусочек вещества, совершенно непохожего на все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Ядерное вещество имеет необычайно высокую плотность — щепотка его весила бы миллионы тонн. Тем не менее поведение ядерного вещества можно описать с помощью тех же понятий, которыми характеризуются любые другие формы материи. Особенно интересно, как поведет себя ядерное вещество при изменении температуры, плотности и давления. Например, вода испытывает резкие превращения, когда температура возрастает от 0 до 100 °С. С ядерным веществом также могут произойти подобные превращения, но до сих пор не были разработаны экспериментальные методы, с помощью которых можно было бы эти превращения вызвать. Представьте себе ситуацию, когда мы имеем возможность изучать воду только при комнатных температуре и давлении, а о паре или льде нам ничего не известно.

Это положение изменилось после создания релятивистских ускорителей тяжелых ионов, которые позволили осуществить столкновения массивных ядер, имеющих высокие энергии. Эти столкновения называют релятивистскими, потому что ядра движутся со скоростями, близкими к скорости света, когда становятся важными эффекты специальной теории относительности (релятивистской теории). Столкновения ядер при высоких энергиях представляют уникальную возможность сжать ядерное вещество до плотности, в несколько раз превосходящей обычную плотность, и нагреть его до температуры выше 1012 °С. Сравнимые условия существуют только внутри нейтронной звезды; лаже внутри Солнца температура достигает лишь 106 °С. На еще более мощных ускорителях можно будет создать в ядерных масштабах формы материи, существовавшие тогда, когда в Большом взрыве рождалась наша Вселенная.