在大爆炸後不久的早期宇宙的熾熱熔爐中,我們所知的物質並不存在。取而代之的是,夸克和膠子的超熱「湯」在翻滾,這是一種被稱為夸克-膠子漿的物質狀態。
研究人員首次精確地模擬了這種原始狀態,揭示了宇宙歷史中一個基本且長期難以捉摸的部分。這項由義大利研究團隊取得的突破性進展,為我們提供了對宇宙誕生之初前所未有的深刻見解。
挑戰在於將夸克束縛在一起的強核力。這種力非常強大,不容易屈服於標準方程式。為了克服這一困難,該團隊採用了先進的數值模擬,特別是晶格量子色動力學(QCD),並結合了蒙特卡羅方法。
這種方法使他們能夠模擬超過200萬億開爾文的溫度,接近電弱相變。結果是迄今為止獲得的關於夸克-膠子漿最精確的狀態方程式,它將基本的thermodynamic性質聯繫起來。
令人驚訝的是,即使在這些極端溫度下,夸克和膠子也不是自由的。強力仍然佔主導地位,比以前認為的要早。這一發現完善了我們對物質誕生、粒子形成情景和基本力演化的理解。
這項研究強調了高效能計算方法(如晶格QCD)的潛力。這些工具對於解開基本物理學的其他謎團至關重要,例如力的統一以及宇宙膨脹後的時刻。了解宇宙的最初幾微秒不僅僅是理論上的;它關係到理解存在的根本原因。