Эффективные массы, соответствующие основным состояниям невзаимодействующих двухбарионных и дибарионных корреляторов на ансамбле тончайших решеток, определяются из межточечных корреляционных функций. Энергетическая щель между ними хорошо видна на всех временных срезах. Сплошные полосы показывают оценки соответствия и окна соответствия. 
Авторы и права: Письма с физическим обзором (2023 г.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.111901

Дибарионы — это субатомные частицы, состоящие из двух барионов. Их образование в результате барион-барионных взаимодействий играет фундаментальную роль в нуклеосинтезе Большого взрыва, в ядерных реакциях, в том числе в звездных средах, и обеспечивает связь между ядерной физикой, космологией и астрофизикой.

Интересно, что сильное взаимодействие, которое является ключом к существованию ядер и обеспечивает большую часть их масс, позволяет образовываться множеству других дибарионов с различными комбинациями кварков. Однако мы не наблюдаем их изобилия — дейтрон — единственный известный стабильный дибарион.

Чтобы разрешить эту кажущуюся дихотомию, необходимо исследовать дибарионы и барион-барионные взаимодействия на фундаментальном уровне сильных взаимодействий. В недавней публикации в Physical Review Letters физики из Института фундаментальных исследований Тата (TIFR) и Института математических наук (IMSc) предоставили веские доказательства существования глубоко связанного дибариона, полностью построенного из низших (прекрасных) кварков.

Используя вычислительные мощности Индийской инициативы по теории калибровочных решеток (ILGTI), профессор Нилмани Матур и аспирантка Дебсубхра Чакраборти с факультета теоретической физики TIFR и доктор М. Падманат из IMSc предсказали существование этой субатомной частицы. Предсказанный дибарион (D_6b) состоит из двух барионов с тройным дном Омега (Ω_bbb), обладающих максимальным ароматом красоты.

Схематическое изображение предсказанного дибариона D6b, состоящего из двух барионов Омега. Кредит: Нилмани Матур

Предсказывается, что его энергия связи в 40 раз больше, чем у дейтрона, и, следовательно, возможно, это дает ему право быть самым прочно связанным красивым дибарионом в нашей видимой Вселенной. Это открытие проливает свет на интригующие особенности сильных взаимодействий в барион-барионных взаимодействиях и ведет к дальнейшему систематическому изучению зависимости барион-барионных взаимодействий от массы кварка, что, возможно, может объяснить появление связей в ядрах.

Это также дает мотивацию для поиска таких более тяжелых экзотических субатомных частиц в экспериментах следующего поколения.

Поскольку сильное взаимодействие в области низких энергий сильно невозмущающе, пока нет аналитического решения из первых принципов для изучения структур и взаимодействий составных субатомных частиц, таких как протоны, нейтроны и ядра, которые они образуют. Формулировка квантовой хромодинамики (КХД) на пространственно-временных решетках, основанная на сложном сочетании фундаментальной теории и высокопроизводительных вычислений, дает возможность для такого исследования.

Для этого требуется не только глубокое понимание вопросов квантовой теории поля, но и наличие крупномасштабных вычислительных ресурсов. На самом деле, некоторые из самых больших научных вычислительных ресурсов в мире используются теоретиками решетчатой ​​калибровки, которые пытаются разгадать тайну сильных взаимодействий нашей Вселенной посредством своих исследований внутри фемтомира (в масштабе около одного миллиона миллиардная доля метра).

Расчеты решеточной КХД также могут сыграть решающую роль в понимании образования ядер при Большом взрыве, механизмов их реакций, помочь в поиске физики за пределами стандартной модели, а также в исследовании вещества в экстремальных условиях высокой температуры и плотности, подобно тем, что были на ранних стадиях развития Вселенной после Большого Взрыва.