ابررايانه‌ها فرصتي را براي محققان فراهم كرده‌اند كه نقض تقارن را در كنش‌هاي قوي (كه عامل نگه‌داري اتم‌هاست) محاسبه كنند.
يك تيم تحقيقاتي بين‌المللي دو نظريه‌اي كه خواص «پايون« را توضيح مي‌دهند، با هم سازگار كردند. اين بسيار مهم است زيرا ذره‌ي زيراتمي نقش كليدي در كنش‌هاي قوي دارد- نيروي بنيادي هسته‌ي اتم‌ها را پايدار نگه مي‌دارد. «پايون» يك كوارك و يك پادكوارك دارد. به همين دليل در فهرست بندي جزو دسته‌اي قرار مي‌گيرد كه نوترون و پروتون هم هستند، ولي ويژگي‌هاي متفاوتي دارند.
سنيا آووكي از دانشگاه تسوبا و مركز BNL نيويورك مي‌گويد: «يك معما اين بود كه پايون سبك‌تر از ديگر هادرون‌هاست.» پايون سبك اولين بار توسط «يوچيرو نامبو» توضيح داده شد كه جايزه‌ي نوبل 2008 را به خودش اختصاص داد. او تشخيص داد كه كنش‌هاي قوي معمولا بايد قانوني بنام «تقارن ناهمگون» (chiral symmetry) را درخود دارد ولي در خلأ اين قاعده شكسته مي‌شود.
آووكي چنين شرح مي‌دهد: «كوارك اسپين دارد كه مي‌تواند چپ‌گرد يا راست‌كرد باشد. تقارن ناهمگون به اين معناست كه كوارك‌هاي سمت چپ و راست هرگز با هم تركيب نمي شوند. اگر تقارن ناهمگون هم‌زمان شكسته شود، پايون بدون جرم ظاهر مي‌شود. با اين حال اگر كوارك‌ها جرم داشته باشند، چنين قاعده‌اي درست نيست. »
در واقع پايون‌ها جرم كوچكي دارند كه به‌دليل جرم غير‌صفر كوارك، صرف‌نظر از مقياس انرژي بالاي كنش‌هاي قوي است. اثرات جرم كوارك در حضور شكست تقارن همگون لحظه‌اي، با استفاده از نظريه‌اي بنام اختلال ناهمگون به تصوير در آمده است. مهم است كه نشان دهيم شكست تقارن در نظريه‌ي بنيادي كنش‌هاي قوي، كروموديناميك كوانتمي (QCD) اتفاق مي‌افتد. اين نظريه حاكم بر رفتار كوارك‌ها و گلئون‌هاست.
تاكنون در QCD مشكل بود كه پايون با جرم كم را در مسأله‌ي معروف به «درياي كوارك‌ها» (زوج ظاهري كوارك و پادكوارك كه در ميدان گلئون ظاهر مي‌شوند) بررسي كنيم. آووكي و همكارانش از ابررايانه‌هايي در مركز شتابدهنده‌ي انرژي‌هاي بالا (KEK) در تسوبا استفاده مي‌كنند كه QCD را به صورت عددي در يك شبكه تحليل مي‌كند. آن‌ها دقيقاً چگونگي بستگي جرم و واپاشي يك پايون را به جرم كوارك محاسبه مي‌كنند.
آن‌ها براي اولين بار نشان دادند كه اگر فرض كنيم كوارك جرمي بسيار كم دارد، QCD همان نتايجي را مي‌دهد كه نظريه‌ي اختلال ناهمگون مي‌دهد. آووكي اين را يك موفقيت مهم مي‌داند: «نتايجي كه بدست آورديم نشان مي‌دهد شبكه‌ي QCD و اختلال ناهمگون با هم در توافق هستند، ولي ثابت مي‌شود كه شكست تقارن ناهمگون «نامبو» در QCD هم اتفاق مي‌افتد.»
منبع: www.innovations-report.de
No comments:
Post a Comment