Коллектив исследователей из Университета Йювяскюля представил усовершенствованные карты протонов, которые проясняют процессы формирования материи в первые мгновения после Большого взрыва. Ученые разработали компьютерные модели, которые с высокой точностью воспроизводят условия столкновения атомных ядер, движущихся с релятивистскими скоростями. В результате таких столкновений протоны и нейтроны разрушаются, высвобождая кварки и глюоны — фундаментальные составляющие материи. Этот процесс создает кварк-глюонную плазму, состояние вещества, в котором оно пребывало вскоре после рождения Вселенной.
Изучение кварк-глюонной плазмы является чрезвычайно сложной задачей, поскольку требует точного понимания начальных условий столкновения, таких как форма, плотность и распределение сталкивающейся материи. Без этого истинные свойства плазмы остаются скрытыми. Новая модель, разработанная международной группой при участии Университета Йювяскюля, решает сложные уравнения, описывающие, как структура протонов и ядер изменяется в зависимости от энергии столкновения. Обновленные модели демонстрируют лучшее соответствие с экспериментальными данными, полученными на ускорителях в ЦЕРНе и Брукхейвенской национальной лаборатории, что позволяет получить более четкое представление о механизмах создания кварк-глюонной плазмы.
Как пояснил доцент Хейкки Мянтюсаари из Университета Йювяскюля, эта работа помогает раскрыть поведение ядерной материи в экстремальных условиях. Повышение точности моделей столкновений позволяет лучше измерить свойства кварк-глюонной плазмы. Усовершенствования важны, поскольку они обеспечивают более тесное соответствие между теорией и экспериментом. Сочетание экспериментальных результатов с теоретическими достижениями открывает путь к более точному определению характеристик кварк-глюонной плазмы и углубляет понимание материи в экстремальных состояниях. Ученые с нетерпением ждут запуска нового Электрон-ионного коллайдера в Брукхейвене, запланированного на 2030-е годы, который предоставит дополнительные данные для исследований.
Центр передового опыта по физике кварковой материи при Университете Йювяскюля, финансируемый Исследовательским советом Финляндии, играет ключевую роль в этих глобальных усилиях, сосредоточившись на изучении сильного взаимодействия — силы, удерживающей кварки и глюоны внутри протонов и нейтронов. Международное научное сотрудничество имеет решающее значение, особенно при объединении экспериментальных и теоретических знаний. По словам Мянтюсаари, эксперименты становятся все более сложными, поэтому сейчас как никогда важно, чтобы все стороны понимали, что именно измеряется и как моделируются теоретические явления. Каждое уточнение модели приближает ученых к разгадке одной из самых таинственных форм вещества в природе.