Новые модели исследователей из Ювяскюля согласуются с данными ЦЕРН и Брукхейвена, открывая более глубокое понимание кварк-глюонной плазмы.
Изображение осколков, оставшихся после образования кварк-глюонной плазмы при столкновении двух ядер.
Брукхейвенская национальная лаборатория
Когда атомные ядра сталкиваются почти со скоростью света, происходит нечто необычное. Протоны и нейтроны распадаются, освобождая кварки и глюоны — мельчайшие строительные блоки материи.
В этом мимолетном хаосе ученые видят кварк-глюонную плазму (КГП) — форму материи, существовавшую сразу после Большого взрыва.
Понимание КГП — непростая задача. Исследователям необходимо сначала расшифровать начальные условия, включая форму, плотность и поток материи, образующейся при столкновениях. Без этого истинные свойства плазмы остаются скрытыми.
Вот почему международная группа, в состав которой входит Университет Ювяскюля, разработала современные компьютерные модели для моделирования этих условий.
Решая сложные уравнения, группа выявила, как структура протонов и ядер меняется в зависимости от энергии столкновения. Обновлённые модели лучше согласуются с экспериментальными данными, предлагая более чёткое понимание процесса возникновения КГП.
Более четкие модели, более глубокие истины
«Это исследование помогает понять, как ядерная материя ведёт себя в экстремальных условиях, подобных тем, что существовали сразу после Большого взрыва. Уточняя модели этих столкновений, мы можем лучше измерить свойства квантовой плазмы (КГП)», — заявил доцент Хейкки Мянтюсаари из Университета Ювяскюля.
Эти улучшения важны, поскольку они обеспечивают более точное согласование теории и эксперимента. Измерения в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) в США и Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии теперь лучше соответствуют результатам моделирования.
«Связывая экспериментальные результаты с теоретическими достижениями, исследование открывает путь к более точному определению свойств кварк-глюонной плазмы, углубляя наше понимание материи в экстремальных условиях. Мы также с нетерпением ждём запуска нового электрон-ионного коллайдера, который начнёт работать в Брукхейвене в 2030-х годах и обеспечит дополнительные измерения», — пояснил Мянтюсаари.
Это сочетание данных и теории расширяет горизонты исследований. Каждое уточнение приближает исследователей к картированию одного из самых трудноуловимых состояний вещества, известных науке.
Сотрудничество способствует развитию открытий
Университет Ювяскюля находится в центре этих глобальных усилий. Его Центр передового опыта по кварковой материи, финансируемый Исследовательским советом Финляндии, занимается изучением сильного взаимодействия – силы, связывающей кварки и глюоны внутри протонов и нейтронов.
«Международное исследовательское сотрудничество имеет решающее значение, особенно при объединении экспериментальных и теоретических знаний. Эксперименты становятся всё более сложными, поэтому сейчас как никогда важно, чтобы все участники понимали, что именно измеряется и как явления моделируются теоретически», — сказал Мянтюсаари.
«Это также главная цель нашего Центра передового опыта: он объединяет теоретиков и экспериментаторов, проводящих измерения в ЦЕРНе. Это общее понимание — ключ к развитию этой области».
Исследование было поддержано Исследовательским советом Финляндии и Европейским исследовательским советом (ERC). Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Sourse: interestingengineering.com
