Физики обнаружили неожиданный порядок в, казалось бы, хаотичной среде столкновений протонов при высоких энергиях, что ставит под сомнение прежние предположения о поведении материи на самом фундаментальном уровне. Исследователи из Института ядерной физики им. Генрика Неводничанского Польской академии наук объявили 5 января 2026 года, что данные, полученные на Большом адронном коллайдере (LHC), выявили удивительную согласованность уровней энтропии до и после этих столкновений.

Столкновения, которые происходят, когда протоны, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, сталкиваются друг с другом, создают кратковременное, чрезвычайно плотное состояние кварков и глюонов, часто описываемое как "кипящее" море фундаментальных частиц. Это состояние быстро охлаждается и превращается в обычные частицы, которые разлетаются от точки столкновения. Ученые предполагали, что этот переход существенно изменит беспорядок системы, или энтропию.

Однако данные LHC показали, что энтропия взаимодействующих кварков и глюонов остается практически идентичной энтропии результирующих частиц. Этот вывод предполагает наличие скрытого порядка в процессе, что противоречит ожиданиям, основанным на классической физике.

"На первый взгляд, эта экстремальная среда кажется далекой от упорядоченной", - говорится в пресс-релизе института. "Однако наша новая, улучшенная модель столкновений лучше соответствует экспериментам, чем старые, и показывает, что энтропия остается неизменной на протяжении всего процесса".

Этот неожиданный результат, по мнению исследователей, является прямым отпечатком работы квантовой механики. Квантовая механика, теория, управляющая поведением материи на атомном и субатомном уровнях, часто порождает нелогичные явления, которые противоречат классической интуиции.

Улучшенная модель столкновений, которая включает в себя более сложные алгоритмы и вычислительную мощность, обеспечивает более точное представление о сложных взаимодействиях, происходящих при столкновениях протонов. Эта модель позволяет физикам анализировать данные с большей точностью и выявлять тонкие закономерности, которые ранее были скрыты.

Последствия этого открытия выходят за рамки физики элементарных частиц. Понимание поведения материи в экстремальных условиях имеет решающее значение для углубления наших знаний о ранней Вселенной, формировании нейтронных звезд и других астрофизических явлениях. Кроме того, разработка более точных моделей столкновений может привести к достижениям в области искусственного интеллекта и машинного обучения. Сложные алгоритмы, используемые для моделирования этих столкновений, могут быть адаптированы для решения других вычислительно сложных задач в таких областях, как финансы, прогнозирование погоды и разработка лекарств.

Этот вывод также подчеркивает продолжающееся взаимодействие между теоретическими моделями и экспериментальными данными в научных исследованиях. LHC, расположенный в CERN в Женеве, Швейцария, предоставляет уникальную лабораторию для проверки предсказаний теоретической физики и расширения границ нашего понимания Вселенной.

Исследователи планируют и дальше совершенствовать свои модели столкновений и анализировать дополнительные данные с LHC, чтобы получить более глубокое понимание квантовых процессов, происходящих при этих столкновениях при высоких энергиях. Продолжающееся исследование субатомного мира обещает раскрыть еще более удивительные и фундаментальные представления о природе реальности.