Přehled
výzkum v Jaderné fyzice je zaměřena na pochopení hmoty složené z kvarků a gluonů, které tvoří 99% hmoty vesmíru. Většina této hmoty se nachází v jádru atomů, stejných atomů, které tvoří vše, co vidíme kolem nás (včetně nás). Výzkumníci se snaží odpovědět na otázky, jako například, jak se vesmír vyvíjel těsně po Velkém Třesku na super-horké plazma z kvarků a gluonů, jak různé prvky ve vesmíru vznikly, a, jak se jádro se skládá z jednotlivých protonů a neutronů se vzájemně ovlivňují s nejsilnější silou v Přírodě. Protony a neutrony jsou samy o sobě základní vázané stavy kvarků ve vesmíru; jak se tyto státy jsou tvořeny z kvarků interagujících s gluonic pole popsána pomocí Kvantové Chromodynamiky je stále jen špatně rozuměl, a v aktivní studii.
Experimentální Výzkum v Jaderné Fyzice
Moderní experimentální výzkum v této oblasti používá high-energie, zrychlení obou protonů a velkými jádry, zatímco mnoho moderních teoretický výzkum se opírá o vysoce výkonné výpočetní zařízení, aby pochopili, data a podrobné předpovědi. University of Colorado má aktivní skupiny v teoretickém i experimentálním výzkumu v jaderné fyzice.
Zúčastněná Fakulta
Teoretický Výzkum v Jaderné Fyzice
Fyzikové v této oblasti zkoumat povahu silné síly studiem teorie Kvantové Chromodynamiky. Na rozdíl od kvantové teorie elektromagnetizmu, Kvantová Chromodynamika má tu vlastnost, že elementární částice (kvarky a gluony) komunikovat více a více slabě, když sondoval na vyšší a vyšší energetické váhy nebo teploty. Tato vlastnost teorie se nazývá asymptotická svoboda.
kvark-Gluonová plazma
jedním zajímavým důsledkem asymptotické volnosti je to, že při určité teplotě by interakce měla být tak slabá, že základní částice již nejsou vázány (ned) uvnitř obyčejných jader. Použití state-of-art počítačové simulace Kvantové Chromodynamiky v nite teploty, je možné vypočítat teplotu T≈170 MeV, nebo asi 2 bilionů Kelvinů. Nad touto teplotou je hmota v nové fázi hmoty, nazývané kvark-gluonová plazma. Vlastnosti této kvark-gluonové plazmy jsou v současné době zkoumány pomocí experimentů na relativistickém urychlovači těžkých iontů (RHIC) a Large Hadron Collider (LHC).
Relativistické Hydrodynamiky
experimentální data z RHIC a LHC silně naznačují, že kvark-gluonové plazma je mimořádně dobré tekuté, s velmi malou viskozitou. To motivuje teoretické studium experimentálních výsledků pomocí dynamických simulací tekutin. Protože energie zapojená do těchto experimentů je velmi velká, složky tekutin se pohybují téměř rychlostí světla, což vyžaduje použití plně relativistické verze hydrodynamiky.
neutronové hvězdy
velmi vysoké hustoty jsou podobné velmi vysokým teplotám v tom smyslu, že interakce kvantové chromodynamiky je slabá. Center neutronové hvězdy se očekává, že dosáhne nejvyšší hustoty částic ve vesmíru, takže je možné, že neutronové hvězdy přístavu quark ohledu na jejich vnitřní jader. Studium vlastností neutronových hvězd a porovnání s pozorovanými daty je také jedním z výzkumu předmětem teoretické jaderné fyziky.
Zúčastněné Fakulty
- Paul Romatschke