Leaderboard

Što se fizike jezgra tiče, ona je poznata i teorijski je odavno zasnovana na kvantnoj hromodinamici (QCD) koja opisuje interakciju kvarkova i gluona (čestica koje čine atomsko jezgro). Međutim, problem je matematika. QCD ima nezgodnu osobinu da je samo asimptotski slobodna teorija što znači da je moguće primeniti perturbativni račun samo u limitu visokih energija, što nije slučaj u npr. kvantnoj elektrodinamici ili običnoj kvantoj mehanici. Objašnjenje: U kvantnom svetu, moguće je egzaktno rešiti samo veoma mali broj jednačina (u običnoj kvantnoj mehanici - EM polje je tretirano klasično, rešivi su samo: atom sa jednim elektronom, čestica u kutiji i harmonijski oscilator plus određene varijacije sa magnetnim poljem). Kako se onda rešava sve ostalo? Pa približno. Postoji sistematski način koji se zove perturbativni račun. On se sastoji u tome da se hamiltonijan sistema (operator energije - objekat koji enkodira kompletnu dinamiku sistem) rastavi na hamiltonijan rešivog sistema plus malu popravku. Na ovaj način je moguće, modifikovati poznato rešenje da sa velikom tačnošću opisuje nepoznati sistem. Kada i EM polje dobije kvantni tretman (kvantna elektrodinamika) jednačine postaju još komplikovanije i teže za rešavanje zato što se osim dinamike usložnjava i kinematika (geometrija) sistema (prostor stanja dobija dodatne dimenzije što sa sobom donosi dodatne algebarske strukture). Uvođenje i slabih interakcija u igru donosi dodatno usložnjavanje. Međutim, perturbativni račun je i dalje primenljiv i moguće je izračunati skoro sve sa ogromnom tačnošću. Međutim, kod QCD-ja perturbativni račun je primenljiv samo u slučaju visokih energija (i čak i tada je dosta ograničen), kada kvakrovi i gluoni slabo interaguju pa je moguće tu interakciju uzeti kao malu popravku u perturbativnom računu. Eksperimenti koji se mogu opisati perturbativnim QCD-om su dostupni samo velikim akceleratorima i kada su praktične primene u pitanju (fizika jezgra gde su čestice na niskim energijama) perturbativni QCD je neupotrebljiv. Najpametnije što tu možemo da uradimo je da uzmemo jaaaako veliki računar i onda da muljamo numeriku (lattice QCD) što je poprilično spor i skup pristup, ali bolji nemamo. To onda znači da su teorijske predikcije novih efekata u fizici jezgra veoma retke pa za otkriće novih stvari efektivno najviše zavisimo od eksperimenata. Npr. u fizici čvrstog stanja, gde je daleko lakše računati, imamo suprotnu situaciju, gde gomila efekata bude teorijski predviđena.