В огненном тигле ранней Вселенной, всего через мгновения после Большого взрыва, материи, какой мы ее знаем, не существовало. Вместо этого вращался перегретый «суп» из кварков и глюонов, состояние вещества, известное как кварк-глюонная плазма.
Впервые исследователи точно смоделировали это первобытное состояние, раскрыв фундаментальную и долго ускользавшую деталь истории космоса. Этот прорыв, достигнутый итальянской исследовательской группой, предлагает беспрецедентное понимание младенчества Вселенной.
Сложность заключается в сильном ядерном взаимодействии, которое связывает кварки вместе. Эта сила невероятно интенсивна и не поддается стандартным уравнениям. Чтобы преодолеть это, команда использовала передовые численные симуляции, в частности, решеточную квантовую хромодинамику (КХД), в сочетании с методом Монте-Карло.
Этот подход позволил им смоделировать температуры, превышающие 2 миллиона миллиардов градусов Кельвина, близкие к электрослабому переходу. Результатом является наиболее точное уравнение состояния, когда-либо полученное для кварк-глюонной плазмы, связывающее фундаментальные термодинамические свойства.
Удивительно, но даже при этих экстремальных температурах кварки и глюоны не были свободны. Сильное взаимодействие оставалось доминирующим, раньше, чем считалось ранее. Это открытие уточняет наше понимание рождения материи, сценариев образования частиц и эволюции фундаментальных сил.
Это исследование подчеркивает потенциал методов высокопроизводительных вычислений, таких как решеточная КХД. Эти инструменты будут иметь решающее значение для раскрытия других загадок фундаментальной физики, таких как объединение сил и моменты после космической инфляции. Понимание первых микросекунд Вселенной — это не просто теория; это понимание самых корней существования.