Какво е общото между нуклеоните в ядрото и разширяването на космоса?

Открити са аналогии в областта на енергията и налягането.

Квантовата хромодинамика (QCD) е теоретична основа за проучване на силите вътре в атомните ядра и техните съставни части – протони и неутрони. Една от основните цели на QCD е да се изследва как кварките и глюоните се задържат вътре в нуклеоните (протоните и неутроните).

От математическа гледна точка силите вътре в нуклоните могат да се сравнят с гравитационната сила. Въпреки това квантовите ефекти, известни като „аномалия на следите“, които не следват същия модел, могат да станат значими в нуклеоните. Тези квантови ефекти може да са отговорни за баланса между вътрешното налягане в нуклеоните и силите, които ги държат заедно.

Скорошни изследвания показаха, че следовите аномалии могат да бъдат измерени с помощта на производството на хармоний – вид субатомна частица, произвеждана в Националната лаборатория „Томас Джеферсън“ и в бъдещия електронно-йонен колайдер. Учените могат също така теоретично да изчислят следовата аномалия с помощта на QCD. Изследването е публикувано в списание Physics Letters B .

Комбинирането на експерименталните измервания и теоретичните изчисления на аномалията на следите ще предостави ценни данни за разпределението на масата и налягането в адроните – частиците, съставени от кварки и глуони.

Както в адроните, така и в свръхпроводниците, ограничаването на частиците в определен обем може да се опише чрез един и същ математически подход. Това е сходно и с ролята на космологичната константа или тъмната енергия в уравненията, описващи разширяването и ускоряването на Вселената.

И накрая, учените могат експериментално да измерят аномалията на следата и да я изчислят в рамките на решетъчното QCD. Това осигурява директен начин за изучаване и разбиране динамиката на квантовата хромодинамика.

Тези примери илюстрират как концепциите за енергия, налягане и удържане се проявяват в различните физични системи, от микроскопичния до космическия мащаб, като осигуряват единно разбиране на различните явления във физиката.