Fysiker inom STAR-samarbetet har observerat partiklar som uppstår direkt ur tomrummet under högenergetiska protonkollisioner vid Brookhaven National Laboratory. Experimentet ger starka bevis för att massa kan uppstå från vakuumfluktuationer, i enlighet med kvantkromodynamikens förutsägelser. Kvark-antikvark-par som omvandlades till verkliga partiklar behöll spinkorrelationer som kan härledas till vakuumet.
STAR-samarbetet, ett internationellt team vid Relativistic Heavy Ion Collider på Brookhaven National Laboratory i delstaten New York, lät högenergetiska protoner kollidera i ett vakuum. Detta skapade en skur av partiklar, inklusive sällsynta kvark-antikvark-par som drogs ur vakuumfluktuationer. Dessa par, som normalt försvinner snabbt, fick tillräckligt med energi för att bli detekterbara hyperoner med korrelerade spinn som ärvts från vakuumets kvantstörningar, enligt teorin om kvantkromodynamik (QCD). Hyperonerna sönderföll på mindre än en miljarddels sekund, men spinninriktningen bestod, vilket bekräftade deras ursprung i vakuumet. Teamet spårade dessa ursprung för första gången, vilket rapporteras i Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09920-0). Zhoudunming Tu, medlem i STAR-samarbetet, konstaterade: ”Detta är första gången vi har sett hela processen.” Upptäckten kan möjliggöra direkta studier av vakuumets egenskaper och hur kvarkar får massa genom vakuuminteraktioner, tillade Tu. Daniel Boer vid University of Groningen, som inte var involverad i studien, välkomnade mätningen och sade: ”Jag är väldigt glad att se denna mätning.” Han påpekade att det fortfarande finns mysterier, såsom varför kvarkar inte kan existera ensamma. Alessandro Bacchetta vid universitetet i Pavia varnade för att resultatet ännu inte är definitivt och uppmanade forskare att utesluta andra förklaringar till signalen med tanke på hur komplexa kollisionsrekonstruktionerna är.