Коллаборация STAR, работающая на Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории США, представила экспериментальные указания на то, что ключевое квантовое число протона может храниться вовсе не там, где считалось раньше. По данным, опубликованным в журнале Science, барионное число протона может определять не тройка валентных кварков, а особый Y-образный узел глюонных полей — так называемая барионная перемычка (baryon junction).
Барионное число — фундаментальная характеристика, которая отличает вещество от антивещества: у барионов и их частиц оно положительное, у античастиц — отрицательное. В классической картине протон состоит из трёх кварков, и каждый из них несёт одну треть этого числа. Но внутри протона, помимо валентных кварков, постоянно рождаются и исчезают глюоны и пары кварк-антикварк. Где именно хранится барионное число в этом сложном клубке, до сих пор экспериментально никто не подтверждал.
Идею глюонного узла физики обсуждают давно: её предложили ещё в 1970-х, а в 1996 году развили как возможный механизм переноса барионного числа при столкновениях высоких энергий. Согласно модели, три глюонные струны, выходящие из кварков, сходятся в одной точке и образуют Y-образный узел, который сам несёт барионное число. В экстремальных условиях такое переплетение может «остановиться» и породить новые барионы, тогда как быстрые кварки улетают вперёд.
Команда STAR не пыталась заглянуть внутрь одиночного протона — эксперимент ставился на масштабе столкновений ядер, в том числе изобарных и фотонно-ядерных. Учёные смотрели, где рождаются барионы и их античастицы. Главной уликой стал неожиданный избыток барионов, вылетающих перпендикулярно оси столкновения: их оказалось примерно вдвое больше, чем предсказывали расчёты, исходящие из зарядового дисбаланса. Дополнительные подтверждения дало распределение протонов по скорости в фотонно-ядерных столкновениях, а также слабая чувствительность выхода гиперонов к аромату кварков — как раз то, что ожидается, если главную роль играет узел, не различающий типы кварков.
Значение результата выходит за рамки одной лаборатории. Барионное число напрямую связано со стабильностью обычного вещества и с одной из главных загадок космологии — почему после Большого взрыва материи осталось больше, чем антиматерии. Понимание того, где прячется барионное число, приближает физиков к объяснению этого дисбаланса.
RHIC остановил работу в начале 2026 года, поэтому подтверждение придётся искать в уже накопленных данных и на новом ускорителе — Электрон-ионном коллайдере (EIC), который проектируется специально для изучения внутренней структуры протонов и ядер. Если глюонный механизм подтвердится в широком диапазоне энергий, базовое описание протона придётся пересмотреть: его ключевая характеристика окажется зашитой не в строительные блоки, а в силовые поля между ними.
