Саратовские физики смоделировали рождение кварков в первые мгновения после Большого взрыва
- 09:54 29 октября
- Алексей Волков
Физики из Саратовского государственного университета спроектировали математическую модель, отражающую процесс возникновения кварков на начальных этапах формирования кварк-глюонной плазмы. Система учитывает не только генерацию частиц под влиянием интенсивного глюонного поля, но и реакцию этого поля на появившиеся элементы, что позволяет глубже изучить поведение материи сразу после столкновения тяжелых атомных ядер, как пишет "Компьютерра".
Протоны и нейтроны, формирующие ядра атомов, состоят из кварков, удерживаемых глюонами. При экстремально высоких температурах эта связь разрывается, образуя кварк-глюонную плазму - форму вещества, наблюдавшуюся во Вселенной непосредственно после Большого взрыва.
В современных исследованиях на ускорителях специалисты сталкивают тяжелые ядра на околосветовых скоростях, чтобы изучить состояние материи в тот период, когда система еще не пришла в равновесие после удара.
Интенсивное глюонное поле провоцирует рождение пар из кварков и антикварков, а возникающие цветовые токи от движения этих частиц оказывают влияние на само поле. Ученые из Саратова объединили эти процессы в общую систему уравнений.
В фундаменте исследования лежит непертурбативная кинетическая теория, развитая профессором СГУ С. А. Смолянским для описания рождения частиц из вакуума. Этот метод, ранее успешно применявшийся в квантовой электродинамике, был адаптирован для квантовой хромодинамики, изучающей взаимодействие кварков и глюонов.
Для оптимизации вычислений авторы ограничили количество учитываемых компонент глюонного поля до двух из восьми возможных, приняв допущение о равномерности поля в пространстве при неизменном направлении поляризации и вариативности во времени.
Итогом работы стала замкнутая система уравнений, синхронно описывающая генерацию кварков и трансформацию глюонного поля. Модель также способна учитывать стартовые диспропорции в распределении частиц и античастиц, вызванные разницей в электрических зарядах внутри подсистем.
Математическое описание процессов при столкновениях частиц остается сложной задачей, поэтому физики используют модели, которые позволяют проводить расчеты и сопоставлять результаты с экспериментами, - говорит доцент кафедры медицинской физики СГУ Вадим Дмитриев.
В дальнейшем разработчики намерены усовершенствовать модель, добавив остальные компоненты глюонного поля для получения более детализированной картины. Итоги изысканий представлены в научном издании Physics of Particles and Nuclei.
Напомним, 9 сентября 2026 года стало известно, что в Хвалынске построят новую больницу, которая заменит аварийное здание. Проект также предусматривает открытие филиала Саратовского государственного медицинского университета для подготовки профильных специалистов.