在大爆炸后不久的早期宇宙的炽热熔炉中,我们所知的物质并不存在。取而代之的是,夸克和胶子的超热“汤”在翻滚,这是一种被称为夸克-胶子等离子体的物质状态。
研究人员首次精确地模拟了这种原始状态,揭示了宇宙历史中一个基本且长期难以捉摸的部分。这项由意大利研究团队取得的突破性进展,为我们提供了对宇宙诞生之初前所未有的深刻见解。
挑战在于将夸克束缚在一起的强核力。这种力非常强大,不容易屈服于标准方程。为了克服这一困难,该团队采用了先进的数值模拟,特别是晶格量子色动力学(QCD),并结合了蒙特卡罗方法。
这种方法使他们能够模拟超过200万亿开尔文的温度,接近电弱相变。结果是迄今为止获得的关于夸克-胶子等离子体最精确的状态方程,它将基本的thermodynamic性质联系起来。
令人惊讶的是,即使在这些极端温度下,夸克和胶子也不是自由的。强力仍然占主导地位,比以前认为的要早。这一发现完善了我们对物质诞生、粒子形成情景和基本力演化的理解。
这项研究强调了高性能计算方法(如晶格QCD)的潜力。这些工具对于解开基本物理学的其他谜团至关重要,例如力的统一以及宇宙膨胀后的时刻。了解宇宙的最初几微秒不仅仅是理论上的;它关系到理解存在的根本原因。