Ученые Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского разработали математическую модель, описывающую рождение кварков на ранней стадии формирования кварк-глюонной плазмы. Работа учитывает взаимное влияние частиц и порождающего их поля, что в перспективе позволит исследовать поведение вещества в экстремальных условиях после столкновения атомных ядер. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Об этом сообщает издание ТАСС.
В основе модели лежит метод непертурбативной кинетической теории, созданный профессором кафедры нелинейной физики СГУ С. А. Смолянским. Этот подход позволяет описывать рождение частиц из вакуума под действием сильного поля и отслеживать изменение их распределения по импульсам со временем.
Кварки — мельчайшие бесструктурные частицы, из которых состоят протоны и нейтроны. Их взаимодействие обеспечивают безмассовые глюоны. В предыдущих исследованиях глюонное поле заменяли упрощенным аналогом, а его параметры подбирали вручную. Новая модель учитывает обратную связь: движение кварков создает цветовые токи, которые изменяют глюонное поле и влияют на дальнейшее рождение частиц.
При экстремально высокой температуре кварки освобождаются из протонов и нейтронов, образуя кварк-глюонную плазму — состояние, существовавшее во Вселенной через доли секунды после Большого взрыва. Сегодня его кратковременно получают на мощных ускорителях при столкновениях тяжелых ядер, разогнанных почти до скорости света. Описание процессов сразу после столкновения — одна из ключевых задач современной физики.
Физики пока учли две компоненты глюонного поля из восьми, предположив, что поле однородно в пространстве, но меняется со временем. В результате получена замкнутая система уравнений, совместно описывающая рождение кварков и изменение поля. Как отметил доцент кафедры медицинской физики СГУ Вадим Дмитриев, метод вырос из гидродинамики и физической кинетики, ранее успешно применялся в квантовой электродинамике, а теперь адаптирован для описания кварков. Результаты работы опубликованы в журнале Physics of Particles and Nuclei.