개요
핵 물리학 연구는 우주 질량의 99%를 차지하는 쿼크와 글루온으로 구성된 물질을 이해하는 데 초점을 맞추고 있다. 이 문제의 대부분은 원자의 핵심,우리가(우리 자신을 포함하여)우리 주변에서 볼 수있는 모든 것을 구성하는 동일한 원자에서 발견됩니다. 연구자들은 빅뱅 직후부터 쿼크와 글루온의 초고온 플라즈마로부터 우주가 어떻게 진화했는지,우주의 다른 원소가 어떻게 형성되었는지,그리고 핵이 자연에서 가장 강한 힘으로 서로 상호 작용하는 개별 양성자와 중성자로 구성된 방법과 같은 질문에 답하려고합니다. 양성자와 중성자 자체는 우주에서 쿼크의 기본 바인딩 상태입니다;이러한 상태는 양자 색역학에 의해 설명 글루온 필드와 상호 작용하는 쿼크에서 형성되는 방법은 여전히 제대로 이해되지 않고,활성 연구.
실험 핵 물리학 연구
이 분야의 현대 실험 연구는 양성자와 대형 핵 모두의 고 에너지 가속을 사용하는 반면,현대 이론 연구의 대부분은 데이터를 이해하고 상세한 예측을하기 위해 고성능 계산 시설에 의존합니다. 콜로라도 대학은 핵 물리학의 이론 및 실험 연구 모두에서 적극적인 그룹을 보유하고 있습니다.
참여 교수
이론적 핵물리학연구
이 분야의 물리학자들은 양자 색역학 이론을 연구함으로써 강한 힘의 본질을 탐구한다. 전자기학의 양자 이론과는 달리,양자 색역학은 더 높은 에너지 스케일 또는 온도에서 프로빙 할 때 기본 입자(쿼크 및 글루온)가 점점 더 약하게 상호 작용하는 특성을 가지고 있습니다. 이 이론의 속성을 점근 적 자유라고합니다.
쿼크-글루온 플라즈마
점근 적 자유의 흥미로운 결과 중 하나는 어떤 성질에서는 상호 작용이 너무 약해서 기본 입자가 더 이상 일반 핵 내부에 결합되지 않아야한다는 것입니다. 나이트 온도에서 양자 색 역학의 최첨단 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여,이 온도를 170 메가 볼트 또는 약 2 조 켈빈으로 계산할 수 있습니다. 이 온도 이상으로 물질은 쿼크-글루온 플라즈마라는 새로운 물질 단계에 있습니다. 이 쿼크-글루온 플라즈마의 특성은 현재 상대 론적 중 이온 충돌기와 대형 강 입자 충돌기에서 실험을 사용하여 조사됩니다.
상대론적 유체역학
쿼크-글루온 플라즈마는 점도가 매우 작고 매우 우수한 액체임을 강하게 나타낸다. 이것은 유체 동적 시뮬레이션을 사용하여 실험 결과에 대한 이론적 연구에 동기를 부여합니다. 이 실험에 관련된 에너지가 매우 크기 때문에 유체 성분은 거의 빛의 속도로 움직이기 때문에 완전히 상대 론적 인 유체 역학 버전을 사용해야합니다.
중성자 별
매우 높은 밀도는 양자 색역학의 상호 작용이 약해진다는 의미에서 매우 높은 온도와 유사합니다. 중성자 별의 중심은 우주에서 가장 높은 입자 밀도에 도달 할 것으로 예상되므로 중성자 별은 내부 코어에 쿼크 물질을 보유 할 수 있습니다. 중성자 별의 특성을 연구하고 관측 데이터와 비교하는 것도 이론적 핵 물리학의 연구 주제 중 하나입니다.
참여 교수
- 폴 로마치케