Пробив в квантовата хромодинамика: Нови открития от Майнц!

Пробив в квантовата хромодинамика: Нови открития от Майнц!

Физиците от университета Йоханес Гутенберг в Майнц (JGU) постигнаха новаторски напредък във физиката на силните взаимодействия. Резултатите от това изследване, ръководено от проф. д-р Георг фон Хипел и д-р Константин Отнад, бяха публикувани в реномираното научно списаниеПисма за физически прегледпубликувани. Тези изследвания се фокусират върху квантовата хромодинамика (QCD), фундаменталната теория зад силните взаимодействия, която обяснява свойствата на атомните ядра.

КХД описва взаимодействията между кварките и глуоните, градивните елементи на протоните и неутроните. Всяка от тези две частици се състои от три кварка, които се срещат в свързани състояния, известни като адрони. Исторически, съществуването на кварки е постулирано от Мъри Гел-Ман през 1964 г., за което той получава Нобелова награда през 1969 г. Въпреки фундаменталната им роля в материята, кварките все още не са наблюдавани директно.

Напредък през решетъчна КХД

В своето изследване учените използват мрежова QCD, метод, който позволява сложните уравнения на QCD да бъдат симулирани върху дискретна мрежа. Това е особено полезно, тъй като математическите уравнения на QCD са изключително трудни за конвенционално решаване. Решетъчната КХД направи възможно по-прецизното изчисляване на масите на протоните и другите частици и получаването на представа за условията на ранната вселена, когато кварките и глуоните са съществували свободно.

Настоящите изчисления са увеличили точността на резултатите с повече от десет пъти в сравнение с предишни проучвания. Особено внимание беше обърнато на неуловима преди това нискоенергийна константа, която описва взаимодействието на пиона с полето на Хигс. Това вече е точно определено за първи път. Използването на суперкомпютри от Gauss Center for Supercomputing e. Високопроизводителните изчислителни клъстери V. and Mainz бяха от решаващо значение за успеха на тези изчисления.

Бъдещи цели на изследването

В допълнение към определянето на ниската енергийна константа, спомената по-горе, бъдещите изследователски цели са да се определят радиусите на каоните и да се разберат по-добре физическите моменти на кварките. Работата засилва значението на силното взаимодействие, което в много случаи надхвърля електрическото отблъскване между протоните. Концепцията за асимптотичната свобода е очевидна и в КХД, която описва, че взаимодействието между кварките намалява на малки разстояния.

Последните резултати от физиците от Майнц не само разширяват нашето разбиране за квантовата хромодинамика, но също така отварят нови перспективи за експерименталната и теоретична физика. Значителният напредък в решетъчната КХД и богатата информация, генерирана от компютърни симулации, засилват централната роля на тази теория в Стандартния модел на физиката на елементарните частици.

В обобщение, работата в Майнц е впечатляващ пример за това как съвременната технология и теоретичната физика работят заедно, за да отключат най-дълбоките тайни на Вселената и да получат представа за фундаменталните сили на природата.

presse.uni-mainz.de съобщава, че прецизните изчисления на физиците от Майнц се основават на сложните теоретични основи на Квантова хромодинамика основана, която описва силното взаимодействие като квантова теория на полето, докато weltderphysik.de подчертава историческия контекст и предизвикателствата при решаването на QCD уравненията.