Кварк-глюонная плазма

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Эксперимент ALICE ЦЕРНа участвует в исследовании кварк-глюонной плазмы[1]

Кварк-глюо́нная пла́зма (КГП[2], ква́рковый суп[3], хромопла́зма[4]) — агрегатное состояние вещества в физике высоких энергий и физике элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме[5][2][4]. Ему предшествует состояние глазмы[6] (глазма термализуется, то есть разрушается, порождая множество хаотично движущихся кварков, антикварков и глюонов — кварк-глюонную плазму[7]). Состоит из кварков, антикварков, глюонов[8].

Общее описание состояния[править | править вики-текст]

Обычно вещество в адронах находится в так называемом бесцветном («белом») состоянии[2]. То есть, кварки различных цветов компенсируют друг друга. Аналогичное состояние есть и у обычного вещества — когда все атомы электрически нейтральны, то есть, положительные заряды в них компенсированы отрицательными. При высоких температурах может происходить ионизация атомов, при этом заряды разделяются, и вещество становится, как говорят, «квазинейтральным». То есть, нейтральным остаётся всё облако вещества в целом, а отдельные его частицы нейтральными быть перестают. Точно так же, по-видимому, может происходить и с адронным веществом — при очень высоких энергиях цвет выходит на свободу[9] и делает вещество «квазибесцветным»[2], при этом восстановлена киральная симметрия[10].

Предположительно вещество Вселенной находилось в состоянии кварк-глюонной плазмы в первые мгновения (около 10−11 с.[11]) после Большого взрыва[12]. Также есть мнение, что именно свойства кварк-глюонной плазмы привели к барионной асимметрии Вселенной[2]. Сейчас кварк-глюонная плазма может на десятки йоктосекунд[13] образовываться при соударениях частиц очень высоких энергий. Время существования кварк-глюонной плазмы — миллиардные доли секунды[9]. Температура КХД фазового перехода около 150 МэВ. Для релятивистской жидкости подобной КГП, которая не сохраняет число частиц, соответствующая мера плотности — это плотность энтропии s.[6]. Но, по результатам некоторых исследований, в центре нейтронных звёзд есть кварк-глюонная плазма[14][11].

Изучение кварк-глюонной плазмы[править | править вики-текст]

Раньше она рассматривалась как газ[9], ныне считается жидкостью[2][11], почти идеальной и сильно непрозрачной[6]. До своего экспериментального обнаружения хромоплазма была физической гипотезой[4]. Изучение кварк-глюонной плазмы может помочь в познании истории Вселенной[2].

Теоретическое изучение в СССР началось с начала 1980-х годов[15]. Лаборатория физики сверхвысоких энергий НИИ физики им. Фока физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета участвует в работе проекта ALICE Большого адронного коллайдера над КГП.[16].

Кварк-глюонная плазма была получена экспериментально на ускорителе RHIC Брукхейвенской национальной лаборатории в 2005 году. В феврале 2010 года там же была получена температура плазмы в 4 триллиона градусов[17].

Максимальную температуру — свыше 10 триллионов градусов, получили в ноябре 2010 года на БАК[18]. На ускорителях КГП образуется в результате сильного взаимодействия между партонами (кварками и глюонами) нуклонов ускоренных частиц[8].

Мезоны, погружённые в горячую кварк-глюонную плазму, плавятся[19].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Эксперимент ALICE
  2. 1 2 3 4 5 6 7 Жарче Солнца. Все о плазме. Лента.Ру (28 июня 2012). Проверено 26 января 2014. Архивировано из первоисточника 4 января 2014.
  3. (1977) «Hadron production from a boiling quark soup: quark model predicting particle ratios in hadronic collisions». Nuclear Physics B 128 (2): 275. DOI:10.1016/0550-3213(77)90032-3. Bibcode1977NuPhB.128..275B.
  4. 1 2 3 Кварк-глюонная плазма. Физическая энциклопедия. Проверено 30 марта 2014. Архивировано из первоисточника 4 мая 2013.
  5. Многоликий протон Почему всё это интересно физикам?
  6. 1 2 3 В. Л. Коротких. Взрыв горячей ядерной материи. old.sinp.msu.ru. Архивировано из первоисточника 5 апреля 2013.
  7. Изучение ядерных столкновений. Элементы.ру. Проверено 30 октября 2013. Архивировано из первоисточника 30 октября 2013.
  8. 1 2 Антиматерия. Кварк-глюонная плазма
  9. 1 2 3 И. Ройзен. Кварк-глюонная плазма. Наука и жизнь (март 2001). Проверено 9 августа 2013.
  10. И. М. Дремин, А. Б. Кайдалов. Квантовая хромодинамика и феноменология сильных взаимодействий. Успехи физических наук (Март 2006 года). doi:10.3367/UFNr.0176.200603b.0275. — УФН 176 275–287 (2006). Проверено 21 июня 2014. Архивировано из первоисточника 29 сентября 2013.
  11. 1 2 3 И. Я. Арефьева Голографическое описание кварк-глюонной плазмы, образующейся при столкновениях тяжелых ионов // УФН. — 2014.
  12. В Европейском центре ядерных исследований (CERN) начался процесс перезапуска Большого адронного коллайдера
  13. Мгновение Йоктосекунды
  14. В коре нейтронных звезд нашли неизвестный источник тепла. Лента.ру (2 декабря 2013). Проверено 9 марта 2014. Архивировано из первоисточника 6 декабря 2013.
  15. Э. В. Шуряк Кварк-глюонная плазма // УФН. — 1982.
  16. «Физики нашли ключ к тайнам Вселенной»
  17. «Perfect» Liquid Hot Enough to be Quark Soup. Protons, neutrons melt to produce «quark-gluon plasma» at RHIC
  18. Большой Взрыв на Большом Адронном Коллайдере
  19. Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]