晶格QCD计算可预测不在周期表上的外来核

时间:2019-10-24 12:42 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

晶格QCD计算可预测不在周期表上的外来核


  您是否曾经想过太阳如何产生我们每天从中获得的能量以及宇宙中除氢以外的其他元素是如何形成的?也许您知道这是由于聚变反应,其中四个氢原子连接在一起产生了一个氦原子核。这种核合成过程仅由于首先存在由质子和中子组成的稳定氘核,才可能实现。

  深入探究,发现氘核由六个轻夸克组成。有趣的是,夸克之间的强相互作用为氘核带来稳定性,也允许其他六夸克组合,从而可能形成许多其他氘核样核。然而,尽管在理论上已经推测和尝试了许多次,但还没有观察到这样的原子核。

  所有这些都可能会因令人兴奋的新发现而发生变化,其中使用最先进的晶格量子色动力学(QCD)第一性原理计算,强相互作用的基本理论以及对其他氘核的存在的明确预测TIFR的物理学家制造了类似核的核。利用印度格子规理论计划(ILGTI)的计算工具,理论物理学系的Nilmani Mathur教授和博士后研究员Parikshit Junnarkar预测了一组奇异原子核,这些原子核在周期表中找不到。这些新的外来核的质量也已精确计算。

  这些新的亚原子粒子可以由六个重夸克(魅力和底部)或重又奇怪的夸克组成。它们对强和电磁衰变是稳定的,但与氘核不同,它们可以通过弱相互作用而衰变。令人惊讶地,发现这种核的稳定性随着它们变得更重而增加。这些预测可能有助于在实验设施中发现这些新的亚原子粒子。

  这也为存在许多其他奇异原子核提供了可能,这些奇异原子核可以通过重质重子的融合形成,类似于元素周期表中元素核的形成。在此类反应中,这些氘核样核很可能在核合成中起与氘核相同的作用。这些新的亚原子粒子的形成还增强了近来讨论的夸克级核聚变类似物的可能性[Nature 551,89(2017)]。通过聚变形成这些状态中的一些状态是放热的,释放高达300 MeV /反应的能量-将来某天产生能量的令人兴奋的可能性!

  通过第一性原理计算来预测新的亚原子粒子,尤其是具有三个以上夸克的粒子,需要在理论与高性能计算之间进行复杂的融合。它不仅需要对量子场理论问题有深入的了解,而且大规模计算资源的可用性也至关重要。实际上,像TIFR这样的晶格规理论家正在利用世界上一些最大的科学计算资源,他们正试图通过他们在Femtoworld内的研究来解决我们宇宙强烈相互作用的奥秘(在约一百万亿分之一米)。大爆炸。

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