Proboj u kvantnoj kromodinamici: Nova otkrića iz Mainza!
Fizičari s JGU Mainz postižu revolucionarni napredak u snažnim interakcijama, objavljeno u Physical Review Letters.

Proboj u kvantnoj kromodinamici: Nova otkrića iz Mainza!
Fizičari sa Sveučilišta Johannes Gutenberg Mainz (JGU) postigli su inovativan napredak u fizici jakih interakcija. Rezultati ovog istraživanja koje su vodili prof. dr. Georg von Hippel i dr. Konstantin Ottnad objavljeni su u renomiranom znanstvenom časopisuPhysical Review Lettersobjavljeno. Ove studije usmjerene su na kvantnu kromodinamiku (QCD), temeljnu teoriju koja stoji iza jakih interakcija koja objašnjava svojstva atomskih jezgri.
QCD opisuje interakcije između kvarkova i gluona, građevnih blokova protona i neutrona. Ove dvije čestice svaka se sastoje od tri kvarka, koji se pojavljuju u vezanim stanjima poznatim kao hadroni. Povijesno gledano, postojanje kvarkova pretpostavio je Murray Gell-Mann 1964., za što je dobio Nobelovu nagradu 1969. Unatoč njihovoj temeljnoj ulozi u materiji, kvarkovi još nisu izravno opaženi.
Prolazi kroz rešetkasti QCD
U svom istraživanju znanstvenici koriste mrežni QCD, metodu koja omogućuje simulaciju kompliciranih jednadžbi QCD-a na diskretnoj mreži. Ovo je osobito korisno jer je matematičke jednadžbe QCD-a iznimno teško riješiti konvencionalnim putem. Rešetkasti QCD omogućio je preciznije izračunavanje masa protona i drugih čestica i stjecanje uvida u rane uvjete svemira kada su kvarkovi i gluoni postojali slobodno.
Trenutačni izračuni povećali su točnost rezultata za više od deset puta u usporedbi s prethodnim studijama. Posebna je pažnja posvećena prethodno nedostižnoj niskoenergetskoj konstanti koja opisuje interakciju piona s Higgsovim poljem. To je sada prvi put precizno utvrđeno. Korištenje superračunala iz Gaussovog centra za superračunalstvo e. V. i Mainz visokoučinkoviti računalni klasteri bili su ključni za uspjeh ovih izračuna.
Budući ciljevi istraživanja
Uz gore spomenuto određivanje niske energetske konstante, budući ciljevi istraživanja su određivanje radijusa kaona i bolje razumijevanje fizičkih momenata kvarkova. Rad naglašava važnost jake interakcije, koja u mnogim slučajevima premašuje električno odbijanje između protona. Koncept asimptotske slobode također je vidljiv u QCD, koji opisuje da se interakcija između kvarkova smanjuje na malim udaljenostima.
Najnoviji rezultati fizičara iz Mainza ne samo da proširuju naše razumijevanje kvantne kromodinamike, već i otvaraju nove perspektive za eksperimentalnu i teoretsku fiziku. Značajan napredak u rešetkastom QCD-u i bogati podaci generirani računalnim simulacijama pojačavaju središnju ulogu ove teorije u Standardnom modelu fizike elementarnih čestica.
Ukratko, rad u Mainzu je impresivan primjer kako suvremena tehnologija i teorijska fizika rade zajedno kako bi otključali najdublje tajne svemira i stekli uvid u temeljne sile prirode.
presse.uni-mainz.de izvješćuje da se precizni izračuni fizičara iz Mainza temelje na složenim teoretskim temeljima Kvantna kromodinamika na temelju, koji opisuje snažnu interakciju kao kvantna teorija polja, dok weltderphysik.de ističe povijesni kontekst i izazove u rješavanju QCD jednadžbi.