Якщо зіштовхнути два важких ядра досить сильно, вони розплавляться в кварк-глюонну плазму — вільний кварковий суп, який заповнив новонароджений Всесвіт. Ядра кисню несуть лише вісім протонів і вісім нейтронів кожне. Чи впливає таке мале зіткнення на це, залишалося відкритим питанням. Експеримент STAR у Брукхейвені показує: на кожну частинку з високим імпульсом, яка його спричинила, приблизно на 20% менше частинок і струменів відскакувало від найжвавіших киснево-кисневих зіткнень, ніж від найспокійніших. Колаборація називає це вагомим доказом гасіння струменів.
Два розпилення частинок виникають після ядерного зіткнення спина до спини, і вони майже ніколи не мають однакової кількості матерії перед собою. Один має край вогняної кулі поруч; інший має перетнути її повністю. Якщо те, що там знаходиться, достатньо щільне, щоб відштовхнутися, ця половина пари повинна прибути тоншою, ніж її близнюк. Брукхейвенська національна лабораторія стверджує, що фізики з її релятивістського колайдера важких іонів на Лонг-Айленді роками розглядали цей перекіс як одну з найвірніших ознак того, що зіткнення ядер золота створюють кварк-глюонну плазму — суп, в якому кварки та глюони більше не замкнені всередині протонів та нейтронів.
20 жовтня 2026 року колаборація STAR повідомила про відповідь у журналі Physical Review Letters: два ядра кисню, вісім протонів і вісім нейтронів кожне, зіткнулися з енергією 200 ГеВ на пару нуклонів. У найжвавіших із цих зіткнень, тих, що викидають найбільше частинок, приблизно на 20% менше частинок і струменів поверталося на стороні віддачі. Кількість вказана на одну частинку з високим імпульсом, на якій було запущено експеримент, і порівняння проводиться з найспокійнішими зіткненнями кисень-кисень за тієї ж енергії.
Лі І, фізик Шаньдунського університету, який керував аналізом, пропонує буденний приклад: «Ви можете уявити це як постріл, скажімо, крізь воду».
Кисень тут має значення частково тому, що нічого меншого не було випробувано в парі: серед симетричних пар ядер, з якими зіткнувся STAR, кисень є найменшим. Він також має значення через те, що було до нього. Розповідь Брукхейвена простежує ознаки скоординованого руху, колективного потоку плазми, через зіткнення протонів, дейтронів та ядер гелію-3 у золото або свинець, і ті ж самі закономірності виявилися на ВАК у протон-протонних зіткненнях. Чи достатньо самого потоку, щоб сказати, що утворилася плазма, залишається нез'ясованим. «Ми не бачили жодного однозначного сигналу, тому це все ще є предметом дискусій у цих малих системах», — сказав Ронронг Ма, фізик STAR у Брукхейвені. Гасіння — це інша ознака, і Ма сказав, що колаборація хоче провести чіткішу перевірку: «Ми хочемо шукати найменшу систему, де ми все ще можемо бачити однозначний сигнал гасіння струменя».
Метод прямий. Детектор вибирає події, в яких одна заряджена частинка вийшла з високим імпульсом, а потім підраховує те, що відбилося від неї на протилежному боці: заряджені частинки з нижчим імпульсом або цілі струмені. «Наші вимірювання — це, по суті, експерименти з підрахунку», — сказала Сіцзе Чжан, яка виконала роботу для своєї магістерської дисертації під керівництвом І та Маову Ньє в Шаньдунському університеті, а зараз є докторанткою в Єльському університеті.
Потім відбувається вибір, який надає результату форми. Замість того, щоб вимірювати кисень за серією протон-протонних зіткнень, STAR сортував власні зіткнення кисню за тим, скільки з них відбулося, і порівнював два кінці. Лобові зіткнення утворюють найбільше частинок і тому, за словами Ні, мають найбільший шанс створити плазму; він порівняв їх із «зіткненнями, де два ядра кисню ледве стикаються одне з одним, що не повинно генерувати QGP». Активний кінець виявився приблизно на 20% меншим за спокійний кінець, результат, про який, як повідомляє стаття, «виключено з високою значущістю відсутності придушення».
Виражене як імпульс, а не як кількість, те саме придушення призводить до зсуву на 0,70 ± 0,15 (стат.) ± 0,10 (сист.) ГеВ/c. Цей показник стосується лише найширших струменів в аналізі, тих, що мають конус радіуса 0,5. Власне слово в статті для кількісної оцінки цього зсуву — перерозподіл: «їх перерозподіл енергії через взаємодії в кінцевому стані».
Заключне речення колаборації закінчується там, де закінчуються її докази. У статті йдеться, що вимірювання «надають вагомі докази гасіння струменів» у цих зіткненнях, «пропонуючи нове розуміння формування кварк-глюонної плазми в малих системах зіткнень». Ніде не повідомляється про те, що плазма спостерігалася, створювалася чи виявлялася в киснево-кисневих зіткненнях.
Оголошення Брукхейвена про той самий результат сягає ще більшого. Лабораторія представляє 20% придушення як чітку ознаку того, що ці зіткнення створюють кварк-глюонну плазму, і каже, що аналіз встановлює нову нижню межу для умов, здатних створити первинну плазму в системі такої малої. Це характеристики лабораторії, а не статті.
Порівняння кисню з киснем надає STAR щось реальне: йому не потрібна базова лінія протон-протон, тому нічого не потрібно коригувати на простий ефект наявності ядра на шляху, а не одного протона. Те, що він віддає, є абсолютним числом. Співвідношення активних зіткнень до тихих не може сказати, скільки імпульсу втрачає струмінь загалом. А тихий кінець є закріпленням порівняння, тому що, за словами Ні, не очікується, що він згасне, а не тому, що щось тут показує, що цього не відбувається.
ВАК досягнув цього першим, при набагато вищій енергії. ВАК вперше зіткнувся з киснем у 2025 році, і два з його колаборацій досягли придушення ще до STAR. CMS опублікувала свої вимірювання у Physical Review Letters: заряджені частинки у зіткненнях кисень-кисень при енергії 5,36 ТеВ, з коефіцієнтом модифікації ядра, що досягає мінімуму 0,69 ± 0,04 поблизу 6 ГеВ. Цей коефіцієнт є відношенням отриманого результату до того, що передбачають дані протон-протон, і CMS повідомляє, що її дані краще узгоджуються з моделями, що враховують втрати енергії партонів, ніж з моделями без них. Це інша величина, ніж підрахунок на тригер STAR, взяті на іншій машині, і ці два числа не можна порівнювати.
У препринті, поданому до того ж журналу, ALICE обрав інший шлях. Він також виміряв зіткнення протонів з киснем і виявив, що їх співвідношення сумісне з одиницею. Співпраця дійшла висновку, що ефекти холодної ядерної матерії, звичайні наслідки присутності ядра, самі по собі не можуть пояснити пригнічення киснем киснем. Саме цю корекцію порівняння зайнятих та тихих станів STAR ніколи не доводиться робити.
RHIC додає енергію. Зіткнення з вищою енергією повинні створювати гарячішу, щільнішу плазму та сильніший сигнал, сказав Йі: «Це означає, що сигнал гасіння струменя, якщо він є, має бути сильнішим на ВАК порівняно з RHIC». Зменшення енергії йде в протилежному напрямку, до точки, де сигнатура повинна зникнути, і Йі каже, що корисна інформація полягає в тому, щоб знайти, «де ці сигнатури зникають».
Дані не найсвіжіші: STAR зафіксував їх у 2021 році. Сам RHIC припинив зіткнення будь-яких об'єктів. Його останній запуск завершився зіткненнями кисню з киснем у STAR та на sPHENIX, найновішому детекторі колайдера, 6 лютого 2026 року, і Брукхейвен каже, що більше результатів щодо кисню надійде з обох.
