Майже все, що ми бачимо навколо нас і в космосі, виникло з надгарячої кварк-глюонної плазми. У перші мікросекунди після Великого вибуху Всесвіт був надзвичайно гарячим і щільним, заповнений вільно рухомими кварками й глюонами. Коли температура впала до близько 20 трильйонів Кельвінів, ці частинки почали формувати звичну нам матерію.

Однак поведінка цієї плазми — і зокрема роль сильної ядерної взаємодії — десятиліттями залишалася складною загадкою для фізиків. Стандартні математичні методи, такі як теорія збурень, не могли дати точних результатів: сила взаємодії була надто великою, а розрахунки швидко втрачали точність. Альтернативний підхід — метод ґраткової КХД (Quantum Chromodynamics) — також обмежувався температурою нижче 1 ГеВ.

Тепер група італійських науковців змогла суттєво просунутися вперед. Вони поєднали ґраткову КХД з методом Монте-Карло, використавши модель з трьома «майже безмасовими» кварками. Це дозволило проводити розрахунки у діапазоні температур від 3 ГеВ до 165 ГеВ, ближче до умов перших мікросекунд після Великого вибуху. Дослідники змогли мінімізувати похибки, пов’язані з дискретною ґраткою, довівши їх майже до нуля.

Отримані результати показали, що навіть за таких високих температур кварки та глюони не поводяться як вільні частинки. Сильна взаємодія залишалася панівною силою значно довше, ніж вважалося. Це відкриття допомагає точніше моделювати найдавніші процеси у Всесвіті та розуміти, як формувалася матерія.

Дослідження опубліковане у журналі Physical Review Letters.