Физики MIT и UCSB расширили теорию броуновского движения для релятивистских кварков

Физики из Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали теорию, описывающую движение релятивистских тяжелых частиц сквозь кварк-глюонную плазму, сообщает news.mit.edu. Работа Жана Дю Плесси и Бруно Шейхинг-Хитшфельда, опубликованная в журнале Physical Review Letters, посвящена изучению первичной материи, существовавшей в первые микросекунды после Большого взрыва mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗. В современных ускорителях капли этой среды размером с атомное ядро воссоздаются при столкновении ионов на доли секунды, а пролетающие через них тяжелые кварки выступают зондом для изучения внутренней структуры жидкости.

Ограничения классической модели Эйнштейна

В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил броуновское движение как баланс между силой сопротивления среды и случайными микроскопическими толчками ее молекул. В стандартной модели распределение импульсов описывается симметричной колоколообразной кривой, где средние толчки наиболее вероятны, а экстремальные быстро затухают. Однако исследователи в течение последних 20 лет указывали, что для частиц, перемещающихся с околосветовыми скоростями, классическое описание нарушается и перестает точно учитывать динамику взаимодействий в экстремальных условиях.

Несимметричные импульсные передачи

Авторы провели расчеты сильного ядерного взаимодействия для релятивистского тяжелого кварка, проходящего сквозь газ из слабо взаимодействующих кварков и глюонов. Полученное распределение показало, что при сохранении колоколообразной формы для малых импульсов вероятности редких и сильных столкновений существенно отклоняются от нормального распределения Гаусса mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗. Модель также выявила асимметрию: аномально мощные толчки, замедляющие тяжелый кварк, оказываются более вероятными, чем импульсы аналогичной силы, ускоряющие частицу.