Физики решили математическую загадку кварков и глюонов в ядерном веществе

Физики из США и Китая разработали новый метод для вычисления свойств кварков и глюонов в ядерном веществе, которое образуется при высоких температурах и плотностях. Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, помогает понять поведение элементарных частиц в экстремальных условиях.

Кварки — это элементарные частицы, которые составляют адроны, такие как протоны и нейтроны. Глюоны — это переносчики сильного взаимодействия между кварками, которые «склеивают» кварки в адроны. Квантовая хромодинамика (КХД) — это теория, которая описывает сильное взаимодействие и динамику кварков и глюонов.

Однако вычисление свойств кварков и глюонов в ядерном веществе — это сложная задача, которая требует больших вычислительных ресурсов. Особенно трудно учесть эффекты конечной температуры и плотности, которые возникают при столкновениях тяжелых ионов или в нейтронных звездах.

Физики из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США) и Университета Цинхуа (Китай) предложили новый подход для решения этой проблемы. Они использовали метод называемый «контурная деформация», который позволяет перевести интегралы по многомерному пространству кварков и глюонов в интегралы по одномерному контуру на комплексной плоскости. Это упрощает вычисления и уменьшает погрешности.

С помощью этого метода физики смогли получить точные значения таких величин, как энергия свободы, давление и энтропия ядерного вещества при различных температурах и плотностях. Они также сравнили свои результаты с экспериментальными данными, полученными на Большом адронном коллайдере (БАК) и Релятивистском тяжелоионном коллайдере (РТК).

Физики отмечают, что их метод может быть применен к другим задачам КХД, таким как изучение фазовых переходов в ядерном веществе или распределения энергии между кварками и глюонами. Они также надеются, что их работа поможет лучше понять структуру материи на фундаментальном уровне.