Läbimurre kvantkromodünaamikas: uued leiud Mainzist!

Läbimurre kvantkromodünaamikas: uued leiud Mainzist!

Mainzi Johannes Gutenbergi ülikooli (JGU) füüsikud on tugevate vastastikmõjude füüsikas teinud uuenduslikke edusamme. Prof dr Georg von Hippeli ja dr Konstantin Ottnadi juhitud uurimistöö tulemused avaldati mainekas teadusajakirjasFüüsilise ülevaate kirjadavaldatud. Need uuringud keskenduvad kvantkromodünaamikale (QCD), tugeva interaktsiooni taga olevale põhiteooriale, mis selgitab aatomituumade omadusi.

QCD kirjeldab kvarkide ja gluoonide, prootonite ja neutronite ehitusplokkide vahelisi koostoimeid. Need kaks osakest koosnevad kumbki kolmest kvargist, mis esinevad seotud olekus, mida tuntakse hadronitena. Ajalooliselt postuleeris kvarkide olemasolu 1964. aastal Murray Gell-Mann, mille eest ta pälvis 1969. aastal Nobeli preemia. Vaatamata nende fundamentaalsele rollile mateerias pole kvarke veel otseselt vaadeldud.

Edeneb läbi võre QCD

Teadlased kasutavad oma uurimistöös grid QCD - meetodit, mis võimaldab simuleerida QCD keerulisi võrrandeid diskreetsel ruudustikul. See on eriti kasulik, kuna QCD matemaatilisi võrrandeid on tavapäraselt äärmiselt raske lahendada. Võre QCD on võimaldanud täpsemalt arvutada prootonite ja muude osakeste masse ning saada ülevaate universumi varajastest tingimustest, mil kvargid ja gluoonid eksisteerisid vabalt.

Praegused arvutused on varasemate uuringutega võrreldes suurendanud tulemuste täpsust üle kümne korra. Erilist tähelepanu pöörati varem tabamatule madala energiaga konstandile, mis kirjeldab pioni koostoimet Higgsi väljaga. See on nüüd esimest korda täpselt kindlaks määratud. Gaussi superarvutikeskuse superarvutite kasutamine e. V. ja Mainzi suure jõudlusega andmetöötlusklastrid olid nende arvutuste õnnestumiseks üliolulised.

Uurimistöö edasised eesmärgid

Lisaks eelpool mainitud madala energiakonstandi määramisele on tuleviku uurimiseesmärkideks kaoonide raadiuste määramine ja kvarkide füüsikaliste momentide parem mõistmine. Töö tugevdab tugeva interaktsiooni tähtsust, mis paljudel juhtudel ületab prootonite vahelist elektrilist tõukejõudu. Asümptootilise vabaduse kontseptsioon ilmneb ka QCD-s, mis kirjeldab, et kvarkide vaheline interaktsioon väheneb väikeste vahemaade korral.

Mainzi füüsikute viimased tulemused mitte ainult ei laienda meie arusaamist kvantkromodünaamikast, vaid avavad ka uusi perspektiive eksperimentaalsele ja teoreetilisele füüsikale. Võre QCD olulised edusammud ja arvutisimulatsioonide abil genereeritud rikkalik teave tugevdavad selle teooria keskset rolli elementaarosakeste füüsika standardmudelis.

Kokkuvõttes on Mainzis tehtud töö muljetavaldav näide sellest, kuidas kaasaegne tehnoloogia ja teoreetiline füüsika teevad koostööd, et avada universumi sügavaimad saladused ja saada ülevaade looduse põhijõududest.

presse.uni-mainz.de teatab, et Mainzi füüsikute täpsed arvutused põhinevad keerulistel teoreetilistel alustel. Kvantkromodünaamika põhineb, mis kirjeldab tugevat interaktsiooni kvantväljateooriana, samas weltderphysik.de toob esile ajaloolise konteksti ja väljakutsed QCD võrrandite lahendamisel.