Gjennombrudd i kvantekromodynamikk: Nye funn fra Mainz!

Gjennombrudd i kvantekromodynamikk: Nye funn fra Mainz!

Fysikere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har gjort innovative fremskritt innen fysikk av sterke interaksjoner. Resultatene av denne forskningen, ledet av prof. Dr. Georg von Hippel og Dr. Konstantin Ottnad, ble publisert i det anerkjente vitenskapelige tidsskriftetFysiske gjennomgangsbrevpublisert. Disse studiene fokuserer på kvantekromodynamikk (QCD), den grunnleggende teorien bak sterke interaksjoner som forklarer egenskapene til atomkjerner.

QCD beskriver interaksjonene mellom kvarker og gluoner, byggesteinene til protoner og nøytroner. Disse to partiklene består hver av tre kvarker, som forekommer i bundne tilstander kjent som hadroner. Historisk sett ble eksistensen av kvarker postulert av Murray Gell-Mann i 1964, som han mottok Nobelprisen for i 1969. Til tross for deres grunnleggende rolle i materien, har kvarker ennå ikke blitt observert direkte.

Avanserer gjennom gitter QCD

I sin forskning bruker forskerne grid QCD, en metode som lar de kompliserte ligningene til QCD simuleres på et diskret rutenett. Dette er spesielt nyttig fordi de matematiske ligningene til QCD er ekstremt vanskelige å løse konvensjonelt. Gitter QCD har gjort det mulig å beregne massene av protoner og andre partikler mer nøyaktig og å få innsikt i de tidlige universforholdene da kvarker og gluoner eksisterte fritt.

De nåværende beregningene har økt nøyaktigheten av resultatene med mer enn ti ganger sammenlignet med tidligere studier. Spesiell oppmerksomhet ble viet til en tidligere unnvikende lavenergikonstant som beskriver pionens interaksjon med Higgs-feltet. Dette er nå nøyaktig bestemt for første gang. Bruken av superdatamaskiner fra Gauss Center for Supercomputing e. V. og Mainz høyytelses databehandlingsklynger var avgjørende for suksessen til disse beregningene.

Fremtidige mål for forskningen

I tillegg til å bestemme lavenergikonstanten nevnt ovenfor, er fremtidige forskningsmål å bestemme radiene til kaoner og å bedre forstå de fysiske øyeblikkene til kvarker. Arbeidet forsterker viktigheten av det sterke samspillet, som i mange tilfeller overstiger den elektriske frastøtingen mellom protoner. Konseptet med asymptotisk frihet er også tydelig i QCD, som beskriver at interaksjonen mellom kvarker avtar ved små avstander.

De siste resultatene fra Mainz-fysikerne utvider ikke bare vår forståelse av kvantekromodynamikk, men åpner også for nye perspektiver for eksperimentell og teoretisk fysikk. De betydelige fremskrittene i gitter-QCD og den rike informasjonen generert av datasimuleringer forsterker den sentrale rollen til denne teorien i standardmodellen for elementærpartikkelfysikk.

Oppsummert er arbeidet i Mainz et imponerende eksempel på hvordan moderne teknologi og teoretisk fysikk jobber sammen for å låse opp universets dypeste hemmeligheter og få innsikt i de grunnleggende naturkreftene.

presse.uni-mainz.de rapporterer at de nøyaktige beregningene til Mainz-fysikere er basert på det komplekse teoretiske grunnlaget for Kvantekromodynamikk basert, som beskriver den sterke interaksjonen som kvantefeltteori, mens weltderphysik.de fremhever den historiske konteksten og utfordringene med å løse QCD-ligningene.