Научный коллектив, объединивший специалистов ИДСТУ СО РАН и Института современной физики (Ланьчжоу, КНР), представил свежий подход к моделированию поведения кварков. Эти частицы считаются фундаментальными «кирпичиками» протонов, нейтронов и адронов. Авторами работы выступили доктор физико-математических наук Андрей Раджабов и профессор Шан Синлэ.
Ученые сосредоточились на явлении конфайнмента — особенности сильного взаимодействия, при которой кварки не встречаются в свободном состоянии. Хотя квантовая хромодинамика хорошо работает при высоких энергиях, на низких масштабах стандартные расчеты дают сбой. Исследователи предложили решение этой проблемы в рамках новой теоретической модели, которая позволяет корректно описать переход от связанного состояния к кварк-глюонной плазме. Такая плазма возникает при экстремальных условиях, например, при столкновениях тяжелых ионов или внутри нейтронных звезд.
В основе подхода лежит модификация кваркового пропагатора — математического объекта, отвечающего за распространение частицы. Вводимое ограничение, связанное с преобразованием Лапласа, убирает полюса пропагатора, которые как раз и отвечают за существование свободных кварков.
Особенностью предложенной модели является введение двухфазной структуры. В фазе конфайнмента кварковый пропагатор полностью лишён полюсов, что отражает невозможность наблюдения свободных кварков в природе. В фазе деконфайнмента, напротив, появляется один физический полюс, соответствующий состоянию, в котором кварки могут распространяться свободно. Такой подход позволяет естественным образом описать фазовый переход между этими состояниями и делает модель применимой к изучению экстремальных состояний материи
Авторы отмечают, что работа имеет ограничения: глюонная динамика учтена косвенно, а сама модель пока применима в основном при низких энергиях и температурах. В планах исследователей — объединить разработку с системой уравнений Дайсона — Швингера. Тем не менее, достижение уже устраняет нефизические эффекты из расчетов и представляет собой шаг к более глубокому пониманию фазовых переходов в сильных взаимодействиях.
Ранее ученые Европейской организации по ядерным исследованиям зафиксировали новую субатомную частицу, масса которой в четыре раза превышает массу обычного протона.
