به عقیده دانشمندان این نتایج جدید جای پای دانش امروزی در مطالعه کوارک ها زا محکم تر می کند.

بنابر مدل انفجار بزرگ جهان ابتدایی از پلاسمای کوارک-گلوئون پر بوده است.

به عبارتی کوارک ها و گلوئون ها (حامل های نیروی قوی هسته ای ) به صورت آزاد وجود داشته اند و از آنجایی که نیروی قوی هسته ای با افزایش فاصله بین ذرات افزایش می یابد این بدین معناست که کوارک ها به انرژی بسیار زیادی نیاز دارند تا آزاد بمانند و پلاسما فقط می تواند در دماهای بسیار بالا وجود داشته باشد.

از سوی دیگر پس از گذشت یک میلیونیوم ثانیه از عمر کیهان دمای کیهان به حدی رسید که کوارک ها و گلوئون ها ترکیب شدند و  ذرات مرکب مثل نوترونها و پروتون ها را ساختند  و تعیین این دمای ترکیب کار راحتی نیست. 

نظریه‌ی کوانتوم کرومودینامیک در فواصل بسیار کم خیلی خوب کار می کند. برخوردهایی که درRHICدر سرن رخ می دهد در همین فواصل بررسی می شوند. اما این نظریه در فواصل دورتر  موفق نیست و نمی توانند تمام بر هم کنش های از این جنس از جمله برهم کنش های جفت کوارک و یا آنتی کوارک  مجازی را توجیه کند . فیزیک دانان برای حل این مشکل از تقریبی استفاده می‌کنند که اصطلاحا به نظریه‌ی کوانتوم کرومودینامیک شبکه‌ای¹ معروف است  که در آن مشکل پیچیدگی بر هم کنش های بین کوارک ها و گلوئون ها را با گسسته  کردن فضا و زمان بر روی شبکه حل می کنند.

 مهار کوانتوم کرومودینامیک شبکه‌ای

در حال حاضر نو ژو ² و همکارانش در دانشگاه مرکزی چین و آزمایشگاه مرکزی لورنس برکلی در کالیفورنیا مقدار یکی از پارامتر های اصلی شبکه کوانتوم کرومودینامیک را به طور دقیق محاسبه کرده اند و برای به دست آوردن این مقدار از نتایج به دست آمده از یکی از آشکار ساز ها  در آزمایشگاه بروک‌هاون استفاده کرده اند.

در این آزمایشگاه یون های طلا را در انرژی های بالا با هم برخورد میدهند به گونه ای که پلاسمای کوارک – گلویون و هادرون های منفرد تشکیل شوند. در ضمن دانستن میزان دمایی که در آن این هادرون ها  تشکیل میشوند بسیار مهم است.

بدانهگاداس موهانتی ³ یکی از اعضای تیم تحقیقاتی مرکز سیکلوترون انرژی های متغیر⁴ در کلکته هندوستان می گوید :  " دانستن دمای ذکر شده به ما کمک می کند تا  نمودار فاز کوانتوم کرومودینامیک را بکشیم . "

نمودار فاز تغییرات فاز را بر حسب دو متغیر دما و پتانسیل شیمیایی بار یونی ( یعنی انرژی لازم برای زدودن یا افزودن پروتون یا نوترون به مواد با بر هم کنش بسیار شدید ) نشان می دهد . بنابر گفته او همانطور که در ترمودینامیک دمای تغییر فاز آب تابعی از فشار است و برای دانستن میزان دقیق این دما بایست حداقل دمای یک نقطه ثابت نمودار فاز ( دمای نقطه جوش در یک اتمسفر ) را بدانیم.  این موضوع در مورد کوانتوم کرومودینامیک هم صادق است و ما می خواهیم بفهمیم دمای تغییر فاز در پتانسیل شیمیایی صفر چه قدر است  .

 ژو و همکارانش مقدار این دما را مستقیما اندازه نگرفتند ولی با  کمک نظریه و برخی آزمایشها  مقدار آن را به دست آورده اند . سورندا کوپتا ⁵و همکارانش در انیستیتو تحقیقات نظری تاتا در هندوستان توانسته اند با ثابت نگه داشتن فشار , پتانسیل شیمیایی بار یونی را تا مرتبه چهارم حساب کنند و در حال حاضر روی این موضوع کار می کنند که حساسیت چگونه با دما تغییر می کند

   هم زمان با این فعالیت ها آزمایش برخورد میلیون ها یون طلا درRHIC به ما اطلاعات بسیار جامعی در مورد این می دهد که چه مقدار پروتون بیشتر از آنتی پروتون تولید می شود.

برای محاسبه دمای تغییر فاز در پلاسمای کوارک-گلوئون دانشمندان به مقایسه میزان پیش بینی شده برای حساسیت از نظر تئوری و مقادیر عددی به دست آمده از روی نمودار توزیع می پردازند و اگر این 2 مقدار هم خوانی داشته باشند محققان با این متد به مقدار درستی برای دمای تغییر فاز رسیده اند.

دمایی که توسط تیم ژو به دست آمده است 1.7±157 مگاالکترون ولت یعنی معادل 2.000.000.000.000 درجه کلوین است  .

   و این مقدار با مقداری که روش  کوانتوم کرومو‌دینامیک شبکه‌ای  پیش بینی می کند دقیقا یکی است.موهانتی می گوید: " اولین بار است که مقایسه مستقیم بین تئوری ماده کوارکی در دمای بالا و آزمایش‌های با انرژی بالا صورت می گیرد .دانشمندان قبل ها مقداری را به کمک تئوری برای حساسیت به دست آورده بودند اما حالا با مقایسه این مقدار با مقدار های آزمایشگاهی می توان فهمید که تئوری تا چه حد خوب کار می کند . "

1:  lattice QCD
2:  Nu Xu
3:  Bedangadas Mohanty
4:  Variable Energy Cyclotron Center
5:  Sourendu Gupta

منبع خبر:
http://physicsworld.com/cws/article/news/46346