Физикам известно, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, а последние сами составлены еще более мелкими частицами – кварками, связанными меж собой глюонами. Но воспроизведение всех свойств атомных ядер, которые наблюдают в экспериментах с кварками и глюонами, до сих пор было серьезной проблемой.
Ресурс journals.aps.org рассказал: только недавно физикам удалось решить эту проблему. В частности, серьезный прорыв сделан сотрудниками Института ядерной физики Польской академии наук в Кракове. В чем именно состояла трудность? В обычных условиях, при низких энергиях, протоны и нейтроны ведут себя как отдельные и независимые частицы. Но при изучении атомных ядер в условиях высоких энергий, например, в ускорителях частиц, становятся видимыми кварки и глюоны, из которых состоят протоны и нейтроны. Эти частицы не ведут себя как отдельные сущности.
Ранее не было модели, что была бы способна связать эти два аспекта: поведение протонов и нейтронов при низких энергиях и структуру кварков и глюонов при высоких энергиях. Исследователи из Института ядерной физики в Кракове воспользовались данными о столкновениях очень высоких энергий, которые были проведены на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе. Так удалось изучить партоны, то есть кварки и глюоны, находящиеся внутри протонов и нейтронов, и разработать единую модель, объясняющую поведение атомных ядер в различных энергетических режимах.
Исследователям удалось успешно протестировать модель на восемнадцати атомных ядрах, начиная с самых легких (углерод) и заканчивая самыми тяжелыми (золото и свинец). Открытие, уверены эксперты, открывает серьезные перспективы для ядерной физики. Объединив два описания атомных ядер, исследователи сделали ключевой шаг к лучшему пониманию фундаментальных взаимодействий, управляющих материей.
Важно это не только для теоретических исследований, но и для практического применения в физике частиц и исследованиях в области ядерной энергии. Еще одним следствием может стать усовершенствование ускорителей частиц и экспериментов с высокоэнергетическими столкновениями, необходимых для расширения пределов нашего понимания Вселенной.
