Что общего у нуклонов в ядре и космического расширения?

Квантовая хромодинамика (КХД) представляет собой теоретическую основу для изучения сил внутри атомных ядер и их составляющих — протонов и нейтронов. Одной из ключевых задач КХД является исследование того, как кварки и глюоны удерживаются внутри нуклонов (протонов и нейтронов).

Математически силы внутри нуклонов можно сравнить с силой гравитации. Однако квантовые эффекты, известные как "аномалия следа", которые не следуют той же закономерности, могут становиться значительными в нуклонах. Эти квантовые эффекты могут быть ответственны за баланс между внутренним давлением в нуклонах и силами, удерживающими их вместе.

Недавние исследования показали, что аномалию следа можно измерить с помощью продукции чармония — типа субатомной частицы, производимой в Национальной лаборатории имени Томаса Джефферсона и на будущем Электрон-ионном коллайдере. Учёные также могут теоретически вычислить аномалию следа, используя КХД. Исследование опубликовано в журнале Physics Letters B .

Совмещение экспериментальных измерений и теоретических расчётов аномалии следа предоставит ценные данные о распределении массы и давления внутри адронов — частиц, состоящих из кварков и глюонов.

Как в адронах, так и в сверхпроводниках, удержание частиц в определённом объёме можно описать с помощью одного и того же математического подхода. Это также сходно с ролью космологической постоянной или тёмной энергии в уравнениях, описывающих расширение и ускорение Вселенной.

Наконец, учёные могут измерять аномалию следа экспериментально и рассчитывать её в рамках решётчатой КХД. Это предоставляет прямой способ изучения и понимания динамики квантовой хромодинамики.

Эти примеры иллюстрируют, как концепции энергии, давления и удержания проявляются в различных физических системах — от микроскопического до космического масштаба, обеспечивая единое понимание различных явлений в физике.