Моделирование распространения волн в глюонном конденсате

Моделирование волновых процессов в атомных ядрах является одной из задач квантовой хромодинамики. Проблему моделирования атомных ядер и адронов можно упростить, рассматривая некоторые средние параметры системы. Было показано [20−21], что в случае глюонного конденсата уравнения квантовой хромодинамики сводятся к двум уравнениям (16). Отметим, что система уравнений (16) получена при следующих допущениях [20−21]:

(28).

(29).

(30).

(31).

Здеськомпоненты поля Янга-Миллса, — SU (2) индексы; - индексы дополнения; - некоторые константы.

Вопросы моделирования распространения волн в глюонном конденсате рассматривались в работах [10, 20−23] и других. Для системы уравнений (17) поставим следующую задачу:

(32).

Система уравнений (18) при условиях (32) интегрировалась численно, с использованием стандартного алгоритма решения волновых уравнений. Результаты численного моделирования представлены на рис. 4−6. Вектор параметров ускорения показан над трехмерным изображением волн в фигурных скобках.

Отметим, что в системе без ускорения после распада начального состояния формируются нелинейные волны — верхние рис. 4. При наличии же ускорения и вращения система теряет устойчивость — нижние рис. 4−5. Эти результаты показывают, что ускорение и вращение атомных ядер может приводить к развитию неустойчивости, что ведет к распаду системы [10].

Было установлено, что существует критическое значение величины ускорения, выше которого развивается неустойчивость — рис. 6. Это означает, что эффект неустойчивости атомных ядер при их ускорении может быть обнаружен экспериментально на ускорителях типа LHC. Хорошо известно, что при соударении тяжелых ядер формируется гидродинамическое течение [29−30]. Вопросы устойчивости таких течений еще предстоит исследовать. Однако уж при существующей технике можно обнаружить по составу продуктов распада неустойчивость ядер свинца при ускорении.

Взаимосвязь распада частиц с их ускорение может быть использована в практических целях для создания условий протекания термоядерного синтеза. Можно предположить, что соударение макроскопических частиц, движущихся с большой скоростью, может приводить к инициации ядерных реакций. В настоящее время этот метод не используется, поскольку не были развиты методы ускорения макроскопических частиц до скорости порядка 1000 км/с, хотя в 50−70-х годы прошлого века этот метод рассматривался как перспективный [31].

Рис. 5 Распад начального состояния в глюонном конденсате с параметрами в ускоренной (вверху), ускоренной и вращающейся системе (нижний ряд рисунков)

Полученные выше результаты показывают, что сам процесс ускорения макроскопических частиц может служить источником энергии для развития реакций ядерного синтеза. Технологическое решение вопроса упирается в нахождение таких нуклидов, которые имеют низкий порог возбуждения неустойчивости глюонного конденсата при макроскопическом ускорении. В первую очередь следует рассматривать ядра, обладающие большим угловым моментом, поскольку совместное действие вращения и линейного ускорения понижает порог возбуждения.

Наконец, заметим, что неустойчивость элементарных частиц и атомных ядер получила объяснение в теории геометрической турбулентности как результат неустойчивости метрики пространства-времени [30]. Обнаруженный механизм неустойчивости адронов, обусловленный ускорением, ведет к распаду частиц и атомных ядер с излучением продуктов распада, аналогично процессу излучения электромагнитных волн при ускорении электрических зарядов.