Kvarkovo-gluonové plazma

Kvarkovo-gluonové plazma (QGP [2] , kvarková polévka [3] , chromoplazma [4] ) je agregátní stav [5] hmoty ve fyzice vysokých energií a elementárních částic , ve kterém hadronová hmota přechází do stavu podobného stavu, ve kterém jsou elektrony a ionty v běžném plazmatu [2] [4] . Předchází mu stav oka [6] (oko je termalizované, to znamená, že je zničeno, čímž vzniká mnoho náhodně se pohybujících kvarků , antikvarků agluony  - kvark-gluonové plazma [7] ), následované hadronovým plynem [8] . Skládá se z kvarků, antikvarků a gluonů [9] .

Obecný popis stavu

Obvykle je hmota v hadronech v tzv. bezbarvém („bílém“) stavu [2] . To znamená, že kvarky různých barev se navzájem kompenzují. Podobný stav existuje v běžné hmotě - když jsou všechny atomy elektricky neutrální, to znamená, že kladné náboje v nich jsou kompenzovány zápornými. Při vysokých teplotách může dojít k ionizaci atomů , zatímco náboje jsou odděleny a látka se stává, jak se říká, "kvazineutrální". To znamená, že celý oblak hmoty jako celek zůstává neutrální a jeho jednotlivé částice přestávají být neutrální. Totéž se zjevně může stát s hadronovou hmotou – při velmi vysokých energiích se barva uvolňuje [11] a činí látku „kvazi-bezbarvou“ [2] , zatímco chirální symetrie je obnovena [12] .

Hmota Vesmíru byla pravděpodobně v prvních okamžicích (asi 10 −11 s [13] ) po velkém třesku [14] ve stavu kvark-gluonového plazmatu . Existuje také názor, že právě vlastnosti kvark-gluonového plazmatu vedly k baryonové asymetrii vesmíru [2] . Nyní může kvark-gluonové plazma vznikat po desítky yoktosekund [15] při srážkách částic o velmi vysokých energiích. Životnost kvark-gluonového plazmatu je miliardtina sekundy [11] . Teplota fázového přechodu QCD je asi 150 MeV. Pro relativistickou kapalinu , jako je QGP, která nešetří počet částic ,  je odpovídající hustotou hustota entropie s [ 6] . Ale podle výsledků některých studií se v centru neutronových hvězd nachází kvark-gluonové plazma [13] [16] . Existuje hypotéza , že atomová jádra ve svém složení kromě protonů a neutronů obsahují „kapky“ QGP, to znamená, že jádra jsou považována za heterofázové systémy [17] .

Studium kvark-gluonového plazmatu

Dříve byl považován za plyn [11] , nyní (od roku 2005 [18] ) je považován za kapalinu [2] [13] , téměř ideální a vysoce neprůhlednou [6] . Před experimentálním objevem byla chromoplazma fyzikální hypotézou [4] . Studium kvark-gluonového plazmatu může pomoci při pochopení historie vesmíru [2] .

Teoretické studium v ​​SSSR začalo na počátku 80. let [19] . Laboratoř fyziky ultravysokých energií Výzkumného ústavu fyzikálního. Foka z Fyzikální fakulty St. Petersburg State University se podílí na práci projektu ALICE velkého hadronového urychlovače nad QGP. [20] .

Kvark-gluonové plazma bylo experimentálně získáno na urychlovači RHIC v Brookhaven National Laboratory v USA v roce 2005. V únoru 2010 tam byla dosažena teplota plazmatu 4 biliony stupňů [21] .

U urychlovačů vzniká QGP jako výsledek silné interakce mezi partony ( kvarky a gluony ) nebo nukleony urychlených částic [9] . Ale zda se může zrodit při srážkách protonů a protonů, není známo [22] .

Maximální teplota, přes 10 bilionů stupňů, byla získána v listopadu 2010 na LHC [23] .

V říjnu 2017 se jádra xenonu poprvé srazila ve velkém hadronovém urychlovači , aby jej studovala: určila kritickou energii potřebnou pro jeho vznik [24] .

Mezony ponořené do horké kvark-gluonové plazmové taveniny [25] .

Urychlovač NICA ve výstavbě v Rusku má jeden z cílů studovat QGP [26] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Experiment ALICE Archivováno 18. června 2012.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Teplejší než Slunce. Vše o plazmě . Lenta.Ru (28. června 2012). Datum přístupu: 26. ledna 2014. Archivováno z originálu 4. ledna 2014.
  3. ↑ Bohr, Henrik; Nielsen, HB Výroba hadronů z vařící kvarkové polévky: kvarkový model předpovídající poměry částic v hadronových srážkách  // Nuclear Physics B  : journal  . - 1977. - Sv. 128 , č.p. 2 . — S. 275 . - doi : 10.1016/0550-3213(77)90032-3 . — .
  4. ↑ 1 2 3 Kvark-gluonové plazma . Fyzická encyklopedie . Získáno 30. března 2014. Archivováno z originálu dne 4. května 2013.
  5. ↑ Mnohostranný proton Proč je to všechno pro fyziky zajímavé? . Elements.ru _ Archivováno z originálu 24. srpna 2011.
  6. ↑ 1 2 3 V. L. Korotkikh. Exploze horké jaderné hmoty . old.sinp.msu.ru. Archivováno z originálu 5. dubna 2013.
  7. ↑ Zkoumání jaderných kolizí . Elements.ru _ Získáno 30. října 2013. Archivováno z originálu 30. října 2013.
  8. ↑ „Jak se dělí okamžik“ od Igora Ivanova. Přednáška zazněla na konferenci laureátů Všeruské soutěže pro učitele matematiky a fyziky Nadace Dmitrije Zimina „Dynastie“. 29. června 2009, obec Moskva . Získáno 8. září 2015. Archivováno z originálu 28. září 2015.
  9. ↑ 1 2 Antihmota. Quark-Gluon Plasma Archivováno 5. března 2014.
  10. ↑ NICA collider Science . Získáno 22. června 2021. Archivováno z originálu dne 24. června 2021.
  11. ↑ 1 2 3 I. Roizen. kvark-gluonová plazma . Věda a život (březen 2001). Získáno 9. srpna 2013. Archivováno z originálu 17. prosince 2015.
  12. ↑ I. M. Dremin, A. B. Kaidalov . Kvantová chromodynamika a fenomenologie silných interakcí . Pokroky ve fyzikálních vědách (březen 2006). doi : 10.3367/UFNr.0176.200603b.0275 . UFN 176 275–287 (2006). Získáno 21. června 2014. Archivováno z originálu 29. září 2013.
  13. ↑ 1 2 3 I. Ya, Arefieva. Holografický popis kvark-gluonového plazmatu vzniklého při srážkách těžkých iontů  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2014. Archivováno z originálu 28. srpna 2013.
  14. ↑ Astvatsaturyan Marina. Echo of Moscow :: Granit of Science Proces restartování Velkého hadronového urychlovače začal v Evropském centru pro jaderný výzkum (CERN), řekli o tom minulý týden vědci novinářům: Marina Astvatsaturyan . Echo Moskvy. Archivováno z originálu 19. května 2014.
  15. ↑ Okamžik joktosekundy . Archivováno z originálu 17. srpna 2015.
  16. ↑ Neznámý zdroj tepla nalezený v kůře neutronových hvězd . Lenta.ru (2. prosince 2013). Získáno 9. března 2014. Archivováno z originálu 6. prosince 2013.
  17. ↑ QUARK-GLUON PLAZMA • Velká ruská encyklopedie . Archivováno z originálu 23. dubna 2016.
  18. ↑ Drobné kapky kvark-gluonového plazmatu vznikají také při asymetrických jaderných srážkách . Získáno 6. července 2020. Archivováno z originálu dne 21. září 2018.
  19. ↑ E. V. Shuryak. Kvarkovo -gluonové plazma  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ruská akademie věd , 1982. Archivováno z originálu 29. října 2014.
  20. ↑ „Fyzici našli klíč k tajemstvím vesmíru“ Archivováno 4. března 2016.
  21. ↑ BNL Newsroom – „Perfektní“ tekutina dost horká na to, aby byla polévka z tvarohu. Protony a neutrony se taví za vzniku „kvark-gluonového plazmatu“ na RHIC . Archivováno z originálu 12. června 2015.
  22. ↑ Objevují se nové náznaky kvark-gluonového plazmatu při srážkách protonů . Získáno 6. července 2020. Archivováno z originálu dne 21. září 2018.
  23. ↑ Computerra: Big Bang at the Large Hadron Collider . Archivováno z originálu 5. března 2016.
  24. ↑ Xenonová jádra se poprvé srazila na Velkém hadronovém urychlovači Archivováno 16. listopadu 2017.
  25. ↑ Prvky - vědecké novinky: Těžké mezony tají v kvark-gluonovém plazmatu jinak . Archivováno z originálu 21. července 2015.
  26. ↑ Urychlovač NICA . Získáno 22. června 2021. Archivováno z originálu dne 4. prosince 2020.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie