áttekintés
a nukleáris fizika kutatása a világegyetem tömegének 99% – át kitevő kvarkokból és gluonokból álló anyag megértésére összpontosít. Ennek az anyagnak a nagy része az atomok magjában található, ugyanazok az atomok, amelyek magukban foglalják mindazt, amit körülöttünk látunk (beleértve magunkat is). A kutatók olyan kérdésekre keresnek választ, mint például, hogy az univerzum Hogyan alakult ki közvetlenül az ősrobbanás után egy szuper forró kvarkokból és gluonokból álló plazmából, hogyan alakultak ki az univerzum különböző elemei, és hogyan épül fel egy atommag egyedi protonokból és neutronokból, amelyek a természet legerősebb erejével kölcsönhatásba lépnek egymással. A protonok és a neutronok maguk a kvarkok alapvető kötött állapotai az univerzumban; hogy ezek az állapotok hogyan alakulnak ki a kvarkokból, amelyek kölcsönhatásba lépnek a kvantum-Kromodinamika által leírt gluonikus mezővel, még mindig csak kevéssé ismert, és aktív tanulmányozás alatt áll.
kísérleti Magfizikai kutatás
a modern kísérleti kutatások ezen a területen mind a protonok, mind a nagy atommagok nagy energiájú gyorsulását használják, míg a modern elméleti kutatások nagy része nagy teljesítményű számítási eszközökre támaszkodik az adatok megértéséhez és a részletes előrejelzésekhez. A Colorado Egyetem aktív csoportokkal rendelkezik mind a nukleáris fizika elméleti, mind kísérleti kutatásában.
Részt Vevő Kar
elméleti Magfizikai kutatás
ezen a területen a fizikusok a kvantum-Kromodinamika elméletének tanulmányozásával feltárják az erős erő természetét. Az elektromágnesesség kvantumelméletével ellentétben a kvantum-Kromodinamikának megvan az a tulajdonsága, hogy az alapvető részecskék (kvarkok és gluonok) egyre gyengébben lépnek kölcsönhatásba, amikor egyre magasabb energiask vagy hőmérsékleten vizsgálják őket. Az elmélet ezen tulajdonságát aszimptotikus szabadságnak nevezik.
kvark-Gluon plazma
az aszimptotikus szabadság egyik érdekes következménye, hogy bizonyos hőmérsékleten a kölcsönhatásnak olyan gyengének kell lennie, hogy az alapvető részecskék már nem kötődnek (con ned) a közönséges magokba. A kvantum-Kromodinamika korszerű számítógépes szimulációinak felhasználásával nite hőmérsékleten kiszámítható ez a hőmérséklet T 170 MeV, vagy körülbelül 2 billió Kelvin. Ezen hőmérséklet felett az anyag az anyag új fázisában van, az úgynevezett kvark-gluon plazma. Ennek a kvark-gluon plazmának a tulajdonságait jelenleg a relativisztikus nehézion Ütköztetővel (RHIC) és a nagy Hadronütköztetővel (LHC) végzett kísérletek segítségével vizsgálják.
relativisztikus hidrodinamika
az RHIC és az LHC kísérleti adatai határozottan azt mutatják, hogy a kvark-gluon plazma kivételesen jó folyadék, nagyon kis viszkozitással. Ez motiválja a kísérleti eredmények elméleti tanulmányozását folyadékdinamikai szimulációk segítségével. Mivel ezekben a kísérletekben az energia nagyon nagy, a folyékony alkotóelemek szinte a fénysebességgel mozognak, ami szükségessé teszi a hidrodinamika teljesen relativisztikus változatának használatát.
neutroncsillagok
a nagyon nagy sűrűség hasonló a nagyon magas hőmérsékletekhez abban az értelemben, hogy a kvantum-Kromodinamika kölcsönhatása gyengévé válik. A neutroncsillagok központjai várhatóan elérik az univerzum legnagyobb részecskesűrűségét, így lehetséges, hogy a neutroncsillagok kvark anyagot hordoznak belső magjukban. A neutroncsillagok tulajdonságainak tanulmányozása és a megfigyelési adatokkal való összehasonlítás szintén az elméleti magfizika egyik kutatási tárgya.
Részt Vevő Kar
- Paul Romatschke