10 października, 2024

MSPStandard

Znajdź wszystkie najnowsze artykuły i oglądaj programy telewizyjne, reportaże i podcasty związane z Polską

Rozwiąż matematyczną zagadkę kwarków i gluonów w materii jądrowej

Rozwiąż matematyczną zagadkę kwarków i gluonów w materii jądrowej

Ten artykuł został zrecenzowany zgodnie z Science X’s proces edycji
I Zasady.
redaktorzy Podkreśl następujące atrybuty, zapewniając jednocześnie wiarygodność treści:

Weryfikacja faktów

Publikacja recenzowana

zaufane źródło

Korekta

Karykatura plazmy kwarkowo-gluonowej (małe czerwone, zielone i niebieskie kółka) powstałej w wyniku zderzenia dwóch relatywistycznych ciężkich jonów między dwoma ciężkimi jądrami (białe kółka). W wyniku kolizji powstaje ciężki kwark (czerwony „Q”) i ciężka para kwark-antykwark (zielony „QǬ”). Źródło: Bruno Shiheng-Hitsfeld i Xiaojun Yao

Elementami budulcowymi jądra atomowego są protony i neutrony, które same składają się z jeszcze bardziej fundamentalnych cząstek: kwarków i gluonów. Cząsteczki te oddziałują poprzez oddziaływanie silne, które jest jedną z czterech podstawowych sił przyrody. Tworzą jądro w sercu każdego atomu. Tworzą również formy gorącego lub gęstego materiału jądrowego o egzotycznych właściwościach.

Naukowcy badają właściwości gorącej i zimnej materii jądrowej w relatywistycznych eksperymentach zderzeń ciężkich jonów i będą kontynuować to badanie za pomocą zderzacza elektronowo-jonowego w przyszłości. Ostatecznym celem jest zrozumienie, w jaki sposób złożone kształty materii wyłaniają się z cząstek elementarnych, na które działają silne siły.

Obliczenia teoretyczne z udziałem siły silnej są złożone. Jeden aspekt tej złożoności wynika z faktu, że istnieje wiele sposobów wykonywania tych obliczeń. Naukowcy nazywają niektóre z tych wyborów skalami. Wszystkie opcje miary muszą dawać ten sam wynik przy obliczaniu dowolnej wielkości, którą można zmierzyć w eksperymencie. Jednak jeden konkretny wybór, zwany skalą przestawną, od lat intryguje naukowców ze względu na trudności w uzyskaniu spójnych wyników przy dokonywaniu tego wyboru.

Niedawne badanie opublikowane w Fizyczne listy przeglądowerozwiązuje tę zagadkę i toruje drogę do wiarygodnych obliczeń właściwości gorącej i zimnej materii jądrowej, które można przetestować w obecnych i przyszłych eksperymentach.

Dziwna forma materii jądrowej, którą fizycy badają w zderzeniach relatywistycznych ciężkich jonów, nazywana jest plazmą kwarkowo-gluonową (QGP). Ta forma materii istniała we wczesnym wszechświecie. Fizycy badają jego właściwości w eksperymentach zderzeń ciężkich jonów, odtwarzając ekstremalnie wysokie temperatury ostatnio obserwowane w mikrosekundach po Wielkim Wybuchu. Analizując dane eksperymentalne ze zderzeń i porównując je z obliczeniami teoretycznymi, fizycy mogą ustalić różne właściwości QGP. Metoda obliczeniowa zwana skalą osiową wcześniej wydawała się sugerować, że dwie właściwości QGP, które opisują, jak ciężkie kwarki poruszają się w QGP, są takie same.

READ  Nowa asteroida ma „bardzo małą szansę” na uderzenie w Ziemię w 2046 roku

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology i University of Washington odkryli, że ta interpretacja jest błędna. Ich badanie dokładnie przeanalizowało również dokładne warunki, w których zastosowano skalę osiową, i wyjaśniło przyczynę anizotropii. Na koniec wykazał, że dwie różne metody pomiaru rozkładu gluonów, cząstek przenoszących silne oddziaływania, w jądrach powinny dawać różne wyniki. Ta prognoza zostanie przetestowana w przyszłym zderzaczu elektronowo-jonowym.

więcej informacji:
Bruno Scheihing-Hitschfeld i in., Niezmienność miernika nieabelowych korelatorów siły pola: zagadka miernika osiowego, Fizyczne listy przeglądowe (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.052302

Informacje o czasopiśmie:
Fizyczne listy przeglądowe