Атомы наконец-то расшифрованы — создана революционная кварк-глюонная модель

Исследователи разработали новаторскую модель, которая объединяет традиционную ядерную физику, сосредоточенную на протонах и нейтронах, с динамикой кварк-глюонов, наблюдаемой при высоких энергиях.

Атомы наконец-то расшифрованы — создана революционная кварк-глюонная модель

Почти сто лет назад были открыты протоны и нейтроны, основные составляющие атомных ядер. Долгое время их считали неделимыми, но в 1960-х ученые выдвинули теорию, что эти частицы могут иметь более сложную структуру, включающую кварки и глюоны, особенно при высоких энергиях. Эта гипотеза вскоре была подтверждена экспериментами.

Однако долгое время оставалась проблема: низкоэнергетические эксперименты с протонами и нейтронами не стыковались с моделями, основанными на кварках и глюонах. Этот разрыв удалось преодолеть только недавно, благодаря исследованию, опубликованному в Physical Review Letters командой ученых из коллаборации nCTEQ, куда входят специалисты Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN).

До сих пор у нас было два параллельных описания атомных ядер: одно для низких энергий, где мы видим протоны и нейтроны, и другое для высоких энергий, где проявляются кварки и глюоны. В нашей работе мы объединили эти два мира.
Доктор Александр Кусина, один из ведущих теоретиков исследования.

Чтобы понять, как устроены атомные ядра, физики используют эксперименты, в которых сталкивают частицы и анализируют результаты. При низких энергиях ядра ведут себя как системы из протонов и нейтронов, а при высоких — как системы из кварков и глюонов. До недавнего времени эти два подхода существовали отдельно, и никто не мог объединить их в одну теорию.

Для своего исследования ученые IFJ PAN использовали данные с Большого адронного коллайдера (LHC) в CERN, чтобы изучить структуру атомных ядер на уровне кварков и глюонов. Они использовали функции распределения партонов (PDF), чтобы показать, как кварки и глюоны распределены внутри протонов и нейтронов, а также по всему ядру. Это позволило вычислить вероятность появления конкретных частиц при столкновении протонов или электронов с ядрами.

Главная инновация этого исследования заключалась в том, что ученые расширили партонные функции, учитывая сильные взаимодействия между протонами и нейтронами, которые создают коррелированные пары (протон-протон, нейтрон-нейтрон и протон-нейтрон). Это позволило детально описать партонные структуры для 18 разных атомных ядер, а также количество таких коррелированных пар.

Результаты подтвердили наблюдения из низкоэнергетических экспериментов: большинство коррелированных пар — это пары протон-нейтрон. Особенно это интересно для тяжелых ядер, таких как свинец или золото. Новый подход оказался более точным в сравнении с традиционными методами описания партонных распределений в ядрах.

Мы улучшили модель взаимодействия нуклонов, осознав, что этот эффект важен и на уровне кварков и глюонов. Это позволило упростить теоретическое описание и в будущем даст возможность более точно изучать структуру отдельных ядер.
Доктор Кусина

Эти результаты открывают новые возможности для лучшего понимания структуры атомных ядер, впервые объединяя поведение ядер при низких и высоких энергиях.

Читайте также

ИИ создал вирусы, которых никогда не существовало в природе

ИИ создал вирусы, которых никогда не существовало в природе

Ученые заставили мозг «увидеть» то, чего не существует в реальности

Ученые заставили мозг «увидеть» то, чего не существует в реальности

Ученые обнаружили необычное свойство диоксида титана при толщине менее 3 нанометров

Ученые обнаружили необычное свойство диоксида титана при толщине менее 3 нанометров

Отказ от сахара – не панацея: показатели сердца и веса за полгода не улучшились

Отказ от сахара – не панацея: показатели сердца и веса за полгода не улучшились

Названа реальная продолжительность тренировок, чтобы снизить риск инфаркта на треть

Названа реальная продолжительность тренировок, чтобы снизить риск инфаркта на треть

Искусство возрастом 40 000 лет: фигурки птиц ледникового периода найдены в Германии

Искусство возрастом 40 000 лет: фигурки птиц ледникового периода найдены в Германии

Дронт «разрушил» миф о собственной глупости: нейробиологи раскрыли тайны мозга истребленной птицы

Дронт «разрушил» миф о собственной глупости: нейробиологи раскрыли тайны мозга истребленной птицы

Китайские физики впервые получили убедительные доказательства существования новой формы материи

Китайские физики впервые получили убедительные доказательства существования новой формы материи

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Китай предложил использовать роботов-собак на будущей лунной базе

Китай предложил использовать роботов-собак на будущей лунной базе

Caviar раскрыла характеристики iPhone 18 Pro и складного iPhone Ultra до анонса Apple

Caviar раскрыла характеристики iPhone 18 Pro и складного iPhone Ultra до анонса Apple

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Почему детекторы ИИ терпят крах, и что придет им на смену

Почему детекторы ИИ терпят крах, и что придет им на смену