|
Плотная кварковая жидкость отличается от нуклонной
|
|
|
|
Атомные ядра состоят из нуклонов (например, протонов и нейтронов), которые сами состоят из кварков. При измельчении при высоких плотностях ядра растворяются в жидкости нуклонов, а при еще большей плотности сами нуклоны растворяются в кварковой жидкости. В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review B, исследователи затронули вопрос о том, отличаются ли жидкости нуклонов и кварков фундаментально. Их теоретические расчеты показывают, что эти жидкости разные. Оба типа жидкостей при вращении создают вихри, но в кварковых жидкостях вихри несут «цветомагнитное поле», подобное обычному магнитному полю. В нуклонных жидкостях такого эффекта нет. Таким образом, эти вихри резко отличают кварковые жидкости от ядерных жидкостей.
|
|
|
Кварки и нуклоны внутри ядер взаимодействуют друг с другом посредством сильного ядерного взаимодействия. Эта сила обладает интригующим свойством, известным как удержание. Это означает, что ученые могут наблюдать только группы кварков, связанных вместе, но никогда отдельный кварк. Другими словами, о кварках говорят, что они «заперты». Также трудно описать ограничение свободы или даже точно определить его, используя теоретические инструменты. Эта работа, использующая вихревые свойства для отличия кварковых жидкостей от нуклонных жидкостей, решает эту давнюю проблему. Это предполагает, что в определенном смысле плотные кварковые жидкости не удерживаются, в то время как ядерные жидкости удерживаются. Отличается ли ядерная материя от кварковой материи, то есть отделенной фазовым переходом, — это старый вопрос в изучении сильных взаимодействий, в частности в теории квантовой хромодинамики (QCD). Точно так же ученые задаются вопросом, возможно ли дать четкое определение заключения.
|
|
|
|
Оба эти вопроса в прошлом исследовались с относительно старой точки зрения, известной как парадигма Ландау для фазовых переходов. Соображения парадигмы Ландау предполагают, что ядерная и кварковая материя не различимы. Это также означает, что конфайнмент не может быть четко определен в QCD. Данная работа бросает вызов этим выводам, принимая на вооружение новый набор инструментов, открытых физиками за последние 40 лет. Эти инструменты обнаруживают топологические переходы в материалах, которые не вписываются в прежнюю парадигму. Применительно к изучению QCD они показывают, что кварковая материя и ядерная материя различны. Чтобы отличить кварковую материю от ядерной материи, ученые должны сравнить свойства вихрей в обоих случаях. Простой расчет показывает, что вихрь в кварковой материи захватывает цветное магнитное поле, которое отсутствует в ядерной материи. Этот результат также предполагает, что конфайнмент может быть строго определен в плотной QCD.
|
|
|
|
Источник
|
