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과학자들은 중간자 측정에 대한 예측을 계산합니다
Brookhaven National Laboratory 에서 제공 전자-이온 충돌기(EIC) 충돌에서 충돌하는 전자가 방출하는 가상 광자 간의 상호작용은 하드론(이 경우 더 큰 핵의 일부인 양성자) 내의 쿼크와 글루온의 배열을 드러낼 수 있습니다. 출처: Tiffany Bowman / Brookhaven National Laboratory, November 6, 2024
미국 에너지부(DOE) 브룩헤븐 국립연구소의 핵물리학 이론가들은 슈퍼컴퓨터에서 실행되는 복잡한 계산이 쿼크와 반쿼크로 구성된 입자인 메손의 전하 분포를 정확하게 예측할 수 있음을 입증했습니다. 과학자들은 브룩헤븐 연구소에서 건설 중인 입자 충돌기인 미래의 전자-이온 충돌기(EIC)에서 고에너지 실험을 통해 메손과 쿼크로 구성된 입자 전체(집합적으로 하드론이라고 함)에 대해 더 많이 알고 싶어합니다.
EIC에서 이루어지는 예측과 측정은 쿼크와 이를 하드론으로 묶어 두는 글루온이 거의 모든 눈에 보이는 물질의 질량과 구조를 어떻게 생성하는지 보여줄 것입니다. "EIC의 근본적인 과학 목표는 중간자와 더 친숙한 양성자, 중성자를 포함한 하드론의 속성이 구성 쿼크와 글루온의 분포에서 어떻게 발생하는지 이해하는 것입니다." 연구를 이끈 브룩헤븐 연구소 이론가 스와가토 무케르지의 말이다.
-가장 가벼운 중간자, 파이온은 원자핵의 양성자와 중성자를 결합하는 핵강도력에서 필수적인 역할을 합니다. 파이온, 양성자 및 기타 하드론의 미스터리를 조사함으로써 EIC는 과학자들이 원자로 이루어진 모든 것이 어떻게 지금처럼 서로 뭉쳐 있는지 풀 수 있도록 도울 것입니다. Physical Review Letters 에 방금 게재된 새로운 예측은 DOE의 Thomas Jefferson National Accelerator Facility(Jefferson Lab)에서 실시한 저에너지 실험의 측정과 잘 일치하며, EIC를 건설하는 Brookhaven의 파트너이며, 새로운 시설에서 실험에 계획된 고에너지 체제로 확장됩니다.
이러한 예측은 EIC 실험이 2030년대 초에 시작될 때 비교 기준을 제공하기 때문에 중요합니다. 하지만 발견 결과는 단일 EIC 측정에 대한 기대치를 설정하는 것 이상입니다. 논문에 설명된 대로 과학자들은 예측을 추가적인 독립적인 슈퍼컴퓨터 계산과 함께 사용하여 입자 속성을 해독하는 데 널리 사용되는 접근 방식을 검증했습니다. 인수분해라고 알려진 이 접근 방식은 복잡한 물리적 과정을 두 가지 구성 요소 또는 인수로 나눕니다. 인수분해의 검증을 통해 더 많은 EIC 예측과 실험 결과에 대한 더 확실한 해석이 가능해집니다.
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전자-이온 충돌기(EIC) 충돌의 애니메이션으로, 충돌하는 전자가 방출하는 가상 광자 간의 상호작용이 하드론(이 경우 더 큰 핵의 일부인 양성자) 내의 쿼크와 글루온의 배열을 어떻게 보여줄 수 있는지 보여줍니다. 출처: Tiffany Bowman / Brookhaven National Laboratory
하드론을 들여다보다
하드론의 내부 구성을 조사하기 위해 EIC는 고에너지 전자를 양성자나 원자핵과 충돌시킵니다. 전자에서 방출되는 가상 광자 또는 빛 입자는 하드론의 속성을 드러내는 데 도움이 됩니다.
물질의 구성 요소를 위한 현미경과 비슷합니다. EIC에서의 충돌은 다양한 물리적 산란 과정에 대한 정확한 측정을 제공합니다. 과학자들은 이러한 정확한 측정을 하드론 내 물질의 구성 요소에 대한 고해상도 이미지로 변환하기 위해 인수분해에 의존합니다. 이 이론적 접근 방식은 실험적 측정(예: 중간자의 전하 분포)을 두 가지 구성 요소로 나누어 과학자들이 프로세스의 두 부분에 대한 지식을 사용하여 세 번째 부분에 대한 정보를 추론할 수 있도록 합니다.
X = Y × Z인 수학 방정식을 생각해 보세요.
전체 값인 X(실험적 측정)는 Y와 Z라는 두 가지 요인으로 구성될 수 있습니다. 한 가지 요인인 Y는 하드론 내부에 쿼크와 글루온이 어떻게 분포되어 있는지 설명합니다. 다른 요인인 Z는 충돌하는 전자가 방출하는 고에너지 가상 광자와 쿼크와 글루온의 상호 작용을 설명합니다. 쿼크/글루온 분포는 하드론 내부의 쿼크와 글루온 간의 강력한 상호 작용 으로 인해 계산하기가 매우 어렵습니다 .
이러한 계산에는 양자 색역학(QCD)으로 알려진 강력한 상호 작용 이론에 의해 기술된 수십억 개의 변수가 포함됩니다. QCD 방정식을 풀려면 일반적으로 강력한 슈퍼컴퓨터를 사용하여 가상의 시공간 격자에서 상호 작용을 시뮬레이션해야 합니다. 반면, 쿼크와 글루온과 가상 광자의 상호작용은 비교적 약합니다. 따라서 이론가들은 펜으로 종이에 계산하여 이러한 값을 도출할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 간단한 계산을 실험적 측정(또는 예측된 측정)과 이러한 요소 간의 수학적 관계와 결합하여 방정식을 풀고 하드론 내부의 쿼크와 글루온 분포에 대한 견해를 도출할 수 있습니다.
"하지만 이게 실제로 효과가 있을까요? 한 현상을 이 두 가지 요소로 분리하는 게요?" Brookhaven Lab의 핵 이론 그룹의 방문 대학원생인 Qi Shi가 물었습니다. "우리는 그것이 효과가 있다는 것을 증명해야 했습니다." 이를 위해 과학자들은 인수분해를 역으로 실행했습니다. "우리는 상황을 뒤집었습니다."라고 시는 말했다. 그룹의 박사후 연구원인 Shi와 Xiang Gao는 슈퍼컴퓨터와 시공간 격자 시뮬레이션을 사용하여 중간자(위의 방정식에서 Y)의 쿼크-반쿼크 분포를 계산했습니다. 그런 다음 광자(Z)와의 쿼크/글루온 상호 작용에 대한 더 간단한 펜온페이퍼 계산을 사용하여 실험 측정(X)에 대한 예측 값, 즉 중간자 내부의 전하 분포를 찾기 위해 수학을 했습니다. 마지막으로 과학자들은 이 새로운 예측을 별도의 슈퍼컴퓨터 계산을 사용하여 수행한 예측과 비교했습니다.
즉, 저에너지에서 Jefferson Lab 측정과 일치하는 예측이었습니다. 두 예측(인수분해를 사용하여 계산한 예측과 격자 시뮬레이션 방식을 사용하여 독립적으로 계산한 예측)을 비교하여 인수분해가 이러한 문제를 해결하는 유효한 방법인지 테스트할 수 있었습니다. 역인수분해 계산은 슈퍼컴퓨터로 계산한 예측과 완벽하게 일치했습니다. "이 경우, 우리는 격자를 사용하여 모든 것을 완전히 계산할 수 있습니다."라고 Shi는 말했습니다. "우리는 독립적인 계산을 사용하여 방정식의 좌변과 우변을 모두 계산하여 인수분해가 작동한다는 것을 보여줄 수 있기 때문에 이 특정 사례를 선택했습니다."
이제 과학자들은 한 쪽을 직접 계산할 수 없는 경우에도 다른 EIC 관측값을 예측하고 분석하는 데 인수분해를 사용할 수 있습니다. "이 연구는 인수분해 접근 방식이 효과가 있음을 보여줍니다."라고 논문의 공동 저자이자 그룹 리더인 피터 페트레츠키가 말했습니다. "과학자들은 이제 미래의 EIC 데이터와 인수분해를 사용하여 하드론에서 계산할 수 없는 다른 더 복잡한 쿼크 와 글루온 분포를 추론할 수 있습니다. 심지어 가장 강력한 컴퓨터와 정교한 기술을 사용하더라도 말입니다."
추가 정보: Heng-Tong Ding et al, 고운동량에서의 중간자 전자기 형태 인자에 대한 QCD 예측: 배타적 프로세스에서의 인수분해 테스트, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.181902 저널 정보: Physical Review Letters Brookhaven National Laboratory 에서 제공
https://phys.org/news/2024-11-scientists-meson.html
mssoms
메모 2411080610, 소스1.분석1._[n】
1.
X = Y × Z인 수학 방정식을 생각해 보자.
전체 값인 X(실험적 측정)는 Y와 Z라는 두 가지 요인으로 구성될 수 있다. 한 가지 요인인 [1]Y는 하드론 내부에 쿼크와 글루온이 어떻게 분포]되어 있는지 설명한다. 다른 요인인 Z는 충돌하는 전자가 방출하는 고에너지 가상 광자와 쿼크와 글루온의 상호 작용을 설명한다. 쿼크/글루온 분포는 하드론 내부의 쿼크와 글루온 간의 강력한 상호 작용 으로 인해 계산하기가 매우 어렵다 .
_[1]] X = Y × Z인 수학 방정식은 전체 값인 X(magicsum)는 Y(qpeoms)와 Z(oser)라는 두 가지 요인으로 구성될 수 있다.
2.
이러한 계산에는 [2]양자 색역학(QCD)으로 알려진 강력한 상호 작용] 이론에 의해 기술된 수십억 개의 변수가 포함된다. QCD 방정식을 풀려면 일반적으로 강력한 슈퍼컴퓨터를 사용하여 가상의 시공간 격자에서 상호 작용을 시뮬레이션해야 한다.
_[2]] msbase내부에는 질량의 분포가 색역학(QCD)을 하고 전자기파와 중력파, 광파같은 이동하는 중첩이나 감소.상쇄의 전하 상호작용이 존재한다.
3.
반면, [3]쿼크와 글루온과 가상 광자의 상호작용은 비교적 약하다. 따라서 이론가들은 펜으로 종이에 계산하여 이러한 값을 도출할 수 있다. 그런 다음, 이러한 간단한 계산을 실험적 측정(또는 예측된 측정)과 이러한 요소 간의 수학적 관계와 결합하여 방정식을 풀고 하드론 내부의 쿼크와 글루온 분포에 대한 견해를 도출할 수 있다.
_[3]] qpeoms와 같은 단위는 숫자의 소수들과 그 소수의 곱으로 된 pms와 너무 작은 양자물질 힉스, 중간자들과 같아서, 그저 가벼히 살짝 상호작용할 뿐이다. 대략 독자적으로 무정의된 속성의 소립자들이다. 그래서 대부분 부피나 질량들.. 스칼라.벡터량의 개념처럼 어디서 '어떻게 왔는지? 묻지마!'로 스스로 물리의 속성으로 존재하는거다. 대표적으로 qms.2qvixer.1-1=0,1+1=2 이중성을 보인다. 어허. 그런데 qms.nqvixer으로 인수분해형 복합단위로 번져가면 폭발적인 다중성이 나타난다. 허허.
스칼라의 다른 뜻은 다음과 같다.
Scalar의 뜻은 분야에 따라 다르다.
스칼라 (수학): 벡터 공간에서 벡터를 곱할 수 있는 양
스칼라 (물리): 특정 좌표계와 관련이 없는 양
변수 (컴퓨터 과학): 한번에 하나의 값만 보유할 수 있는 원자량
mssoms
Note 2411080610, Source1. Analysis1._[n]
1.
Consider the mathematical equation X = Y × Z.
The overall value X (experimental measurement) can be composed of two factors, Y and Z. One factor, [1]Y, describes how quarks and gluons are distributed inside the hadron. The other factor, Z, describes the interaction between the high-energy virtual photons emitted by colliding electrons and the quarks and gluons. The quark/gluon distribution is very difficult to compute due to the strong interaction between quarks and gluons inside the hadron.
_[1]] The mathematical equation X = Y × Z can be composed of two factors, Y(qpeoms) and Z(oser), for the overall value X(magicsum).
2.
These calculations involve billions of variables described by the theory of [2] strong interactions known as quantum chromodynamics (QCD). Solving the QCD equations typically requires powerful supercomputers to simulate interactions on a virtual spacetime lattice.
_[2]] Inside msbase, there is a distribution of masses that is chromodynamic (QCD) and a superposition or depletion/cancellation of charge interactions that travel like electromagnetic waves, gravitational waves, and light waves.
3.
In contrast, the interactions of [3] quarks, gluons, and virtual photons are relatively weak. Therefore, theorists can derive these values by calculating them on pen and paper. These simple calculations can then be combined with experimental measurements (or predicted measurements) and mathematical relationships between these factors to solve the equations and derive a view of the distribution of quarks and gluons inside the hadron.
_[3]] Units like qpeoms are like pms, which is the product of prime numbers and their primes, and the quantum matter Higgs and mesons, which are too small, so they just interact lightly. They are roughly elementary particles with undefined properties on their own. So most of the volume or mass... Scalar. Like the concept of vector quantity, it exists as a property of physics on its own, saying, "Where did it come from? Don't ask!" It shows duality, such as qms.2qvixer.1-1=0,1+1=2. Oh. But if it spreads to a factored composite unit like qms.nqvixer, explosive multiplicity appears. Hehe.
Other meanings of scalar are as follows.
The meaning of scalar varies depending on the field.
Scalar (mathematics): A quantity that can multiply a vector in a vector space
Scalar (physics): A quantity that is not related to a specific coordinate system
Variable (computer science): An atomic quantity that can hold only one value at a time
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