Физики СГУ создали модель рождения кварков при столкновении ядер

Модель описывает самую раннюю стадию кварк-глюонной плазмы, которая возникает на ускорителях при столкновении тяжёлых атомных ядер. Учёные считают, что результаты могут помочь в планировании экспериментов.

Физики Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) создали математическую модель рождения кварков на ранней стадии формирования кварк-глюонной плазмы. Модель учитывает, как возникающие частицы влияют на порождающее их глюонное поле. С её помощью можно исследовать, как меняется вещество в экстремальных условиях после столкновения атомных ядер.

Протоны и нейтроны состоят из кварков, которые связывают глюоны. При очень высокой температуре кварки перестают быть связанными внутри этих частиц, и возникает кварк-глюонная плазма. Такое состояние существовало во Вселенной спустя доли секунды после Большого взрыва. Сегодня его кратковременно получают на мощных ускорителях, сталкивая тяжёлые ядра, разогнанные почти до скорости света.

В прошлых работах глюонное поле заменяли упрощённым аналогом, а его параметры подбирали вручную. Здесь описание частиц и поля связано в одной модели. Кварки создают цветовые токи, которые меняют глюонное поле и влияют на дальнейшее рождение частиц, и эта обратная связь учтена в уравнениях. За основу взяли непертурбативную кинетическую теорию, которую разработал соавтор работы, профессор кафедры нелинейной физики СГУ С. А. Смолянский. Раньше этот подход применяли в квантовой электродинамике и для носителей заряда в графене, а саратовские физики адаптировали его к квантовой хромодинамике.

Чтобы задача поддавалась решению, учли две компоненты глюонного поля из восьми. Поле считается одинаковым во всех точках области, меняется со временем, а направление его поляризации фиксировано. В итоге получена замкнутая система уравнений. Модель также учитывает начальные различия в распределении кварков и антикварков, связанные с нескомпенсированным электрическим зарядом.

В дальнейшем команда планирует перейти от двух компонент глюонного поля ко всем восьми и построить более полное описание происходящих процессов. Результаты работы опубликованы в журнале Physics of Particles and Nuclei.

Поиск