برقراری برهمکنش چارمونیوم و نوکلئون توسط محققان RIKEN با استفاده از شبیهسازی کوانتومی

برقراری برهمکنش چارمونیوم و نوکلئون توسط محققان RIKEN با استفاده از شبیهسازی کوانتومی, محققان موسسه ریکن (RIKEN) با بهرهگیری از یکی از پیشرفتهترین ابررایانههای جهان، موفق شدند برهمکنش بین نوکلئون (پروتون یا نوترون) و ذرهای به نام چارمونیوم را بهطور دقیق محاسبه کنند.

این دستآمد نظری در نشریه معتبر B منتشر شده است. همه تعاملات در طبیعت از دو کهکشان تا é یک الکترون از هسته اتم، میتوانند با چهار نیروی بنیادی توضیح داده شوند گرانش، الکترومغناطیسی، نیروی ضعیف و نیروی قوی.

जबकि گرانش و الکترومغناطیسی در زندگی روزمره محسوس هستند، نیروی ضعیف و قوی فقط در مقیاسهای کوچک، مانند هسته اتمی یا زیر آن، ظاهر میشوند. نیروی قوی، که بهعنوان قویترین نیروی طبیعت شناخته میشود، مسئول اتصال پروتونها و نوترونها در هسته اتم و همچنین رابطه بین کوارکها و گلئونهاست. این نیروی بنیادی از طریق نظریهٔ کرومودینامیک کوانتومی (QCD) توصیف میشود.

اگرچه QCD ریاضیاً کامل است، اما رفتار دقیق آن در برخی شرایط ía موضوع پژوهش است. یان لیو، از برنامه علوم نظری و ریاضی بینرشتهای RIKEN، گفت نیروی قوی اساسی در تولید انرژی است. نیروگاههای هستهای برق را با استفاده از این نیرو تولید میکنند و حتی انرژی خورشید نیز از همین نیروی ناشی میشود. بنابراین درک دقیق این نیروی اهمیت بسیاری دارد.

در این مطالعه، لیو و تیمش با استفاده از شبیهسازیهای دقیق مبتنی بر QCD، برهمکنش بین یک نوکلئون و یک چارمونیوم را بررسی کردند. نوکلئونها از کوارکهای آپ و داون ساخته میشوند، در حالی که چارمونیوم شامل یک کوارک و یک آنتیکوارک است. چارمونیوم برای اولین بار در نوامبر ۱۹۷۴ کشف شد و این رویداد بهعنوان انقلاب در فیزیک ذرات شناخته شد.

دو سال پس از این کشف، دانشمندان در این کار، جایزه نوبل دریافت کردند. é بیش از پنج دهه از کشف چارمونیوم، رفتار آن در برهمکنش با دیگر ذرات هنوز بهطور کامل فهم نشده است. لیو میگوید سوال اساسی این است که چارمونیوم چطور با نوکلئونها برهمکنش دارد، و دقیقاً به این سؤال در این مطالعه پاسخ دادهایم. برای محاسبه این برهمکنش، را استفاده کردند، یکی از قدرتمندترین ابررایانههای جهان.

نتایج نشان داد که برهمکنش بین چارمونیوم و نوکلئون در تمام فواصل، به صورت جاذبهای رخ میدهد و محققان توانستند شدت این تعامل را با دقت بسیار بیشتری نسبت به ح کنند. لیو افزود پژربازان تجربی در LHC در اروپا اعلام کردهاند که قصد دارند در سالهای آینده این برهمکنش را بهصورت مورد بررسی قرار دهند. تیم RIKEN برنامه دارد تا این بررسیها را بر روی سایر ذها نیز گسترش دهد.

لیو در پایان گفت امیدواریم نتایج این مطالعه نه تنها برای چارمونیوم، بلکه برای بررسی برهمکنشهای مشابه بین سایر ذرات نیز مفید باشند و ما فعلا در پی بررسی این موضوع هستیم.