물체는 원자로 만들어지고 원자는 마찬가지로 전자, 양성자 및 중성자와 같은 부분의 합입니다. 그러나 그 양성자 나 중성자 중 하나에 뛰어 들면 상황이 이상해집니다. 거의 빛의 속도로 쿼크 리코 셰 (Quarks Ricochet)라는 3 개의 입자는 글루온이라는 상호 연결된 입자의 문자열에 의해 뒤로 물러났다. 기괴하게도, 양성자의 질량은 Quarks가 무게가 거의없고 글루온은 전혀 아무것도 없기 때문에 어떻게 든 신축성있는 글루온 줄의 에너지에서 발생해야합니다.
.물리학 자들은 1960 년대 에이 이상한 쿼크-글루온 그림을 밝혀 내고 70 년대의 방정식과 일치시켜 양자 크롬 역학 이론 (QCD)을 만듭니다. 문제는 이론이 정확해 보이지만 수학적으로 복잡하다는 것입니다. QCD는 3 개의 욕구가 헐킹 양성자를 생산하는 방법을 계산하는 것과 같은 작업에 직면하여 단순히 의미있는 대답을 생성하지 못합니다.
영국 맨체스터 대학 (University of Manchester)에 위치한 입자 물리학자인 마크 랭커스터 (Mark Lancaster)는“교활하고 실망 스럽다”고 말했다. "우리는 쿼크와 글루온이 서로 상호 작용한다는 것을 절대적으로 알고 있지만 결과를 계산할 수는 없습니다.
백만 달러 규모의 수학상은 QCD에 사용 된 방정식 유형을 해결하여 양성자와 같은 거대한 엔티티가 어떻게 형성되는지 보여줄 수있는 사람을 기다리고 있습니다. 이러한 해결책이 부족한 입자 물리학 자들은 대략적인 답변을 제공하는 힘든 해결 방법을 개발했습니다. 일부는 입자 충돌기에서 실험적으로 쿼크 활동을 추론하는 반면, 다른 일부는 세계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터를 활용합니다. 그러나 이러한 근사 기술은 최근에 갈등을 겪었으며, 물리학 자들은 그들의 이론이 무엇을 예측하는지 정확히 확신하지 못하고 새로운 예측되지 않은 입자 나 효과의 징후를 덜 해석 할 수 없습니다.
.수학적 스코프 플로와 같은 쿼크와 글루온을 만드는 이유를 이해하려면 수학적 기계가 잘 행동하는 입자조차도 설명하는 데 얼마나 많은 양을 고려하십시오.
.예를 들어 겸손한 전자는 간단히 방출 한 다음 광자를 흡수 할 수 있습니다. 그 광자의 짧은 수명 동안, 그것은 한 쌍의 물질-항만 입자로 나눌 수 있으며, 각각은 추가 곡예, AD 무한대에 관여 할 수 있습니다. 각 개별 이벤트가 빨리 끝나는 한 양자 역학은 "가상"활동의 결합 된 플러리가 무기한으로 계속 될 수 있도록합니다.
1940 년대에, 상당한 투쟁 후, 물리학 자들은 자연의 기괴한 특징을 수용 할 수있는 수학적 규칙을 개발했습니다. 전자를 연구하는 것은 가상 측근을 일련의 가능한 이벤트로 분해하는 것이 포함되었으며, 각각은 Feynman 다이어그램과 일치하는 방정식으로 알려진 뾰족한 도면에 해당합니다. 전자에 대한 완벽한 분석에는 무한한 다이어그램이 필요하고 무한히 많은 단계의 계산이 필요하지만 다행히 물리학 자에게는 더 희귀 한 사건의 비잔틴 스케치가 상대적으로 중요하지 않게되었습니다. 시리즈를 잘라 내면 좋은 답변을 제공합니다.
1960 년대 쿼크의 발견은 모든 것을 깨뜨렸다. 연구원들은 전자로 양성자를 펠트로 쳐서 양성자의 내부 부품을 밝혀 냈으며 새로운 힘에 묶여있었습니다. 물리학 자들은이 새로운 빌딩 블록을 처리 할 수있는 설명을 찾기 위해 경쟁했고, 그들은 쿼크의 모든 세부 사항과 1973 년에 그것들을 소형 방정식에 묶는“강력한 힘”을 감싸게했습니다. 그러나 강력한 힘, 양자 크롬 역학에 대한 그들의 이론은 평소에도 행동하지 않았으며 입자도하지 않았습니다.
.Feynman 다이어그램은 입자가 당구 공과 같이 멀리서 서로 접근하여 상호 작용하는 것처럼 취급합니다. 그러나 Quarks는 이렇게 행동하지 않습니다. 캘리포니아 대학교 (University of California)의 입자 물리학자인 플립 타네도 (Flip Tanedo)에 따르면, 쿼크는 별도의 존재가 없기 때문에 캘리포니아 대학교 (University of Riverside)의 플립 타네도 (Flip Tanedo)에 따르면 3 개의 쿼크가 멀리서 함께 모여 서로의 양성자를 형성하는 것을 나타내는 3 개의 쿼크를 나타내는 것은 단순한 "만화"입니다. 그들의 연결의 강점은 또한 Feynman 다이어그램에 해당하는 무한한 일련의 용어가 쉬운 근사치를 허용 할 수있을 정도로 빠르게 사라지지 않고 무례한 방식으로 성장한다는 것을 의미합니다. Feynman 다이어그램은 단순히 잘못된 도구입니다.
강한 힘은 두 가지 주요 이유 때문에 이상합니다. 첫째, 전자기 힘은 단 하나의 다양한 전하 (전하)를 포함하는 반면, 강한 힘에는 세 가지와 관련이 있습니다. Gluon이라고 불리는 강한 힘의 캐리어 인 Weirder는 여전히 색상을 지급합니다. 따라서 전자기장을 포함하는 (전기적으로 중립적 인) 광자는 서로 상호 작용하지 않지만 화려한 글루온의 컬렉션은 현으로 모입니다. 랭커스터는“이것은 우리가 보는 차이점을 실제로 이끌어냅니다. 세 번의 혐의와 함께 글루온이 스스로 여행하는 능력은 강력한 힘을 강하게 만듭니다. Quarks가 서로의 회사를 탈출 할 수 없도록 강하게 강력합니다.
글루온이 존재하고 특정 상황에서 예측 된대로 작용한다는 증거는 수십 년 동안 쌓여 있습니다. 그러나 대부분의 계산에서 QCD 방정식은 다루기 어려운 것으로 입증되었습니다. 물리학 자들은 QCD가 무엇을 예측하는지 알아야합니다. 쿼크와 글루온을 이해하는 것뿐만 아니라 다른 입자의 특성을 고정시키는 것도 가상 쿼크를 포함하는 양자 활동의 춤에 영향을 받기 때문입니다.
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한 가지 접근법은 실험에서 쿼크가 어떻게 행동하는지 지켜줌으로써 비정규 값을 유추하는 것이 었습니다. Fermi National Accelerator Laboratory의 입자 물리학자인 Chris Polly는“전자와 포지 트론을 가져 와서 함께 슬램을 깎습니다. 그는 이러한 측정에서 모든 입자를 둘러싼 가상 활동의 허브 버브에서 쿼크 번들이 얼마나 자주 나타나야하는지 추정 할 수 있다고 말했다.
다른 연구자들은 슈퍼 컴퓨터를 사용하여 대략적인 솔루션을 계산하여 표준 QCD 방정식에서 정보를 짜내려고 노력했습니다. Brookhaven National Laboratory의 입자 물리학자인 Aaron Meyer는“당신은 계속 더 많은 컴퓨팅주기를 던지고 그 대답이 계속 나아질 것입니다.
격자 QCD로 알려진이 계산 접근법은 컴퓨터를 디지털 쿼크와 글루온의 동작을 모델링하는 실험실로 전환합니다. 이 기술은 시공간 슬라이스를 포인트 그리드로 슬라이스하는 방식에서 이름을 얻습니다. 쿼크는 격자 지점에 앉아 QCD 방정식을 사용하면 상호 작용할 수 있습니다. 그리드가 밀도가 높을수록 시뮬레이션이 더 정확합니다. Fermilab 물리학 자 Andreas Kronfeld는 30 년 전에이 시뮬레이션이 어떻게 측면에 몇 가지 격자 지점을 가지고 있는지 기억합니다. 그러나 컴퓨팅 전력이 증가했으며 격자 QCD는 이제 실험적으로 결정된 값의 몇 % 내에서 양성자 질량을 성공적으로 예측할 수 있습니다.
.Kronfeld는 미국의 격자 QCD 그룹 연맹 인 USQCD의 대변인으로, 대량 슈퍼 컴퓨터 시간을 협상하기 위해 함께 모여 있습니다. 그는 현재 Oak Ridge National Laboratory에 위치한 세계에서 가장 빠른 Summit Supercomputer에 대한 연맹의 노력에 대한 주요 수사관으로 활동하고 있습니다. USQCD는 Summit의 가장 큰 프로그램 중 하나를 운영하여 기계의 연간 컴퓨팅 용량의 거의 4%를 차지합니다.
이론가들은이 디지털 실험실은 여전히 쿼리가 다른 입자에 미치는 영향을 근사화하는 데있어 콜 라이더 실험과 경쟁하는 데 1 ~ 2 년 떨어져 있다고 생각했다. 그러나 2 월에 유럽의 협력은 새로운 노이즈 감소 기술을 사용하여 Muon이라는 입자의 자기 특성을 실제 가치의 1% 내에 못 박겠다고 주장하는 사전 인쇄로 지역 사회에 충격을 주었다. Urbana-Champaign 일리노이 대학교의 고 에너지 이론가 인 Aida El-Khadra는“당신은 그것을 건틀릿을 버리는 것으로 생각할 것입니다.
그러나 Muon 주변의 가상 쿼크 활동에 대한 팀의 예측은 전자-포스턴 충돌로 인한 추론과 충돌했습니다. 최근 상충되는 결과에 대한 설문 조사를 공동 저술 한 Meyer는 격자 QCD의 많은 기술적 세부 사항이 거친 격자에서 매끄러운 공간으로 돌아가는 방법과 같은 이해가 잘되지 않았다고 말합니다. 많은 연구자들이 발견되지 않은 입자에 대한 종소리를 고려하는 Muon에 대한 QCD가 무엇을 예측하는지 결정하려는 노력이 진행 중입니다.
한편, 수학적으로 생각한 연구자들은 강력한 힘을 다루기위한 펜 앤 페이퍼 전략을 찾는 데 절망하지 않았으며, 클레이 수학 연구소 (Clay Mathematics Institute)가 제공하는 백만 달러의 보상을 거두어 Quarks 또는 Gluons의 가장 가벼운 컬렉션을 엄격하게 예측했습니다.
.이론적 세계에서 그러한 우박 메리 패스 중 하나는 홀로그램 원리라는 도구입니다. 일반적인 전략은 문제를 추상적 인 수학적 공간으로 변환하는 것입니다.이 수학 공간은 쿼크 홀로그램을 서로 분리 할 수있어 Feynman 다이어그램 측면에서 분석을 허용하는 것입니다.
.Tanedo에 따르면 간단한 시도는 유망 해 보이지만 격자 QCD의 어려운 정확도에 가까운 것은 없습니다. 현재 이론가들은 기본이지만 분리 할 수없는 쿼크를 길들일 수있는 새로운 수학 기계의 불완전한 도구를 계속 개선하고 꿈을 꾸게 될 것입니다.
Tanedo는“이것은 성배 일 것입니다. QCD는“실제로 그것이 실제로 어떻게 작동하는지 알아 내기 위해 간청하고 있습니다.”
이 기사는 Wired.com과 Investigacionyciencia.es에서 스페인어로 재 인쇄되었습니다. .
