Реши математичку загонетку кваркова и глуона у нуклеарној материји

Грађевински блокови атомског језгра су протони и неутрони, који се сами састоје од још фундаменталнијих честица: кваркова и глуона. Ове честице међусобно делују преко јаке силе, која је једна од четири основне силе природе. Они формирају језгро у срцу сваког атома. Они такође формирају облике врућег или густог нуклеарног материјала са егзотичним својствима.

Научници проучавају својства топле и хладне нуклеарне материје у релативистичким експериментима судара тешких јона и наставиће то да раде користећи колајдер електронских јона у будућности. Крајњи циљ је разумети како сложени облици материје настају из елементарних честица на које утичу јаке силе.

Теоријски прорачуни који укључују јаку силу су сложени. Један аспект ове сложености јавља се зато што постоји много начина да се ови прорачуни изврше. Научници неке од ових избора називају вагама. Све опције мерења морају да дају исти резултат за израчунавање било које количине која се може мерити у експерименту. Међутим, једна посебна опција, названа пивот скала, годинама је збуњивала научнике због потешкоћа у добијању конзистентних резултата при доношењу тог избора.

Недавна студија објављена у Писма о физичком прегледурешава ову загонетку и отвара пут за поуздане прорачуне својстава топле и хладне нуклеарне материје која се могу тестирати у тренутним и будућим експериментима.

Чудан облик нуклеарне материје који физичари проучавају у сударима релативистичких тешких јона назива се кварк-глуонска плазма (КГП). Овај облик материје постојао је у раном универзуму. Физичари истражују његова својства у експериментима судара тешких јона тако што поново стварају екстремно високе температуре које су последње виђене микросекунде након Великог праска. Анализом експерименталних података из судара и упоређивањем са теоријским прорачунима, физичари могу утврдити различита својства КГП. Чинило се да је метода прорачуна названа аксијална скала раније сугерисала да су два својства КГП-а која описују како се тешки кваркови крећу кроз КГП иста.

Истраживачи са Технолошког института у Масачусетсу и Универзитета у Вашингтону сада су открили да је ово тумачење нетачно. Њихова студија је такође пажљиво анализирала тачне услове када је коришћена аксијална скала и објаснила разлог анизотропије. Коначно, показао је да би две различите методе за мерење начина на који су глуони, честице које носе јаку силу распоређене унутар језгара, требало да дају различите резултате. Ово предвиђање ће бити тестирано у будућем колајдеру електронских јона.