Oversikt
kjernefysikkforskning er fokusert på å forstå saken som består av kvarker og gluoner, som utgjør 99% av universets masse. Det meste av denne saken er funnet i kjernen av atomer, de samme atomer som omfatter alt vi ser rundt oss (inkludert oss selv). Forskere søker å svare på spørsmål som hvordan universet utviklet seg like etter Big Bang fra et super-varmt plasma av kvarker og gluoner, hvordan de forskjellige elementene i universet ble dannet, og hvordan en kjerne består av individuelle protoner og nøytroner som interagerer med hverandre med den sterkeste kraften i Naturen. Protonene og nøytronene selv er de grunnleggende bundne tilstandene til kvarker i universet; hvordan disse tilstandene dannes fra kvarker som interagerer med gluonisk felt beskrevet Av Kvantekromodynamikk er fortsatt bare dårlig forstått, og under aktiv studie.
Eksperimentell Kjernefysikk Forskning
Moderne eksperimentell forskning på dette feltet bruker høy-energi akselerasjon av både protoner og store kjerner, mens mye av moderne teoretisk forskning er avhengig av høy drevet beregningsanlegg for å forstå data og gjøre detaljerte spådommer. The University Of Colorado har aktive grupper i både teoretisk og eksperimentell forskning i kjernefysikk.
Deltakende Fakultet
Teoretisk Kjernefysikk Forskning
Fysikere i dette feltet utforske natur sterk kraft ved å studere teorien Om Kvantekromodynamikk. I motsetning til kvanteteorien om elektromagnetisme har Kvantekromodynamikk egenskapen at de grunnleggende partiklene (kvarker og gluoner) interagerer mer og mer svakt når de undersøkes ved høyere og høyere energiskalaer eller temperaturer. Denne egenskapen til teorien kalles asymptotisk frihet.
Kvark-Gluonplasma
en interessant konsekvens av asymptotisk frihet er at interaksjonen ved en viss temperament skal være så svak at de grunnleggende partiklene ikke lenger er bundet (con ned) inne i vanlige kjerner. Ved hjelp av toppmoderne datasimuleringer Av Kvantekromodynamikk ved nite temperatur, er det mulig å beregne denne temperaturen Til Å Være T≈170 MeV, eller om lag 2 billioner Kelvin. Over denne temperaturen er materie i en ny fase av materie, kalt kvark-gluonplasmaet. Egenskapene til dette kvark-gluonplasmaet undersøkes for tiden ved hjelp av eksperimenter ved Relativistisk Heavy-Ion Collider (RHIC) og Large Hadron Collider (LHC).
Relativistisk Hydrodynamikk
EKSPERIMENTELLE data fra RHIC og LHC indikerer sterkt at kvark-gluonplasmaet er en usedvanlig god væske, med svært liten viskositet. Dette motiverer den teoretiske studien av eksperimentelle resultater ved hjelp av væskedynamiske simuleringer. Siden energien som er involvert i disse forsøkene er svært stor, beveger væskekomponentene seg nesten med lysets hastighet, noe som gjør det nødvendig å bruke en fullt relativistisk versjon av hydrodynamikk.
Nøytronstjerner
Svært høye tettheter ligner svært høye temperaturer i den forstand at samspillet Mellom Kvantekromodynamisk blir svakt. Sentrene til nøytronstjerner forventes å nå de høyeste partikkeldensitetene i universet, så det er mulig at nøytronstjerner har kvark i sine indre kjerner. Å studere egenskapene til nøytronstjerner og sammenligne med observasjonsdata er også et av forskningsemnet for teoretisk kjernefysikk.
Deltakende Fakultet
- Paul Romatschke