Физики Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского создали математическую модель появления кварков на ранней стадии образования кварк-глюонной плазмы. В расчетах одновременно учитываются возникающие частицы, порождающее их поле и взаимное влияние этих компонентов.
Кварки входят в состав протонов и нейтронов, а их взаимодействие обеспечивают безмассовые частицы — глюоны. При экстремально высокой температуре кварки перестают оставаться связанными внутри протонов и нейтронов, в результате чего возникает кварк-глюонная плазма.
Такое состояние вещества существовало спустя доли секунды после Большого взрыва. В современных условиях его на короткое время получают на мощных ускорителях, сталкивая тяжелые атомные ядра, разогнанные почти до скорости света.
Основой новой модели стал метод непертурбативной кинетической теории, разработанный профессором кафедры нелинейной физики СГУ С. А. Смолянским. Этот подход описывает рождение частиц из вакуума под действием сильного поля и позволяет отслеживать изменение их распределения по импульсам.
Сильное глюонное поле способно создавать пары кварков и антикварков. Движение кварков формирует цветовые токи, которые изменяют это поле и воздействуют на последующее появление частиц; ученые СГУ включили такую обратную связь в систему уравнений. На нынешнем этапе расчеты охватывают две из восьми известных компонент глюонного поля, которое считается одинаковым во всех точках рассматриваемой области, но меняющимся со временем.
По данным ТАСС, модель может применяться при планировании экспериментов на ускорителях тяжелых ионов. В дальнейшем коллектив намерен учесть все восемь компонент глюонного поля и получить более полное описание процессов; результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Particles and Nuclei.