Quark-gluon plasma

Kvark-gluonplasma (QGP [2] , kvarksoppa [3] , kromoplasma [4] ) är ett aggregerat tillstånd [5] av materia i högenergi- och elementarpartikelfysik , där hadronisk materia övergår i ett tillstånd som liknar tillstånd där de är elektroner och joner i vanlig plasma [2] [4] . Det föregås av ögats tillstånd [6] (ögat termaliseras, det vill säga förstört, vilket ger upphov till många slumpmässigt rörliga kvarkar , antikvarkar och gluoner  - kvark-gluonplasma [7] ), och följs av en hadrongas [8] . Består av kvarkar, antikvarkar och gluoner [9] .

Allmän beskrivning av staten

Vanligtvis är materien i hadroner i det så kallade färglösa ("vita") tillståndet [2] . Det vill säga kvarkar i olika färger kompenserar varandra. Ett liknande tillstånd finns i vanlig materia - när alla atomer är elektriskt neutrala, det vill säga positiva laddningar i dem kompenseras av negativa. Vid höga temperaturer kan jonisering av atomer inträffa , medan laddningarna separeras, och ämnet blir, som de säger, "kvasineutralt". Det vill säga, hela materiemolnet som helhet förblir neutralt, och dess individuella partiklar upphör att vara neutrala. Tydligen kan samma sak hända med hadronisk materia - vid mycket höga energier frigörs färg [11] och gör ämnet "kvasifärglöst" [2] , medan kiral symmetri återställs [12] .

Förmodligen var universums materia i tillståndet av kvarg-gluonplasma under de första ögonblicken (cirka 10 −11 s [13] ) efter Big Bang [14] . Det finns också en åsikt om att det var egenskaperna hos kvarg-gluonplasman som ledde till universums baryonsymmetri [2] . Nu kan kvarg-gluonplasma bildas under tiotals yoktosekunder [15] vid kollisioner av partiklar med mycket hög energi. Livslängden för en kvarg-gluonplasma är miljarddelar av en sekund [11] . QCD - fasövergångstemperaturen är cirka 150 MeV. För en relativistisk vätska som QGP, som inte bevarar antalet partiklar ,  är motsvarande densitetsmått entropitätheten s [ 6] . Men enligt resultaten från vissa studier finns det en kvarg-gluonplasma i mitten av neutronstjärnor [13] [16] . Det finns en hypotes att atomkärnor i sin sammansättning, förutom protoner och neutroner , innehåller "droppar" av QGP, det vill säga kärnorna betraktas som heterofassystem [17] .

Studie av kvarg-gluonplasma

Tidigare betraktades den som en gas [11] , nu (sedan 2005 [18] ) anses den vara en vätska [2] [13] , nästan idealisk och mycket ogenomskinlig [6] . Innan dess experimentella upptäckt var kromoplasma en fysisk hypotes [4] . Studiet av kvarg-gluonplasma kan hjälpa till att förstå universums historia [2] .

Teoretiska studier i Sovjetunionen började i början av 1980-talet [19] . Laboratoriet för ultrahögenergifysik vid Forskningsinstitutet för fysik. Foka vid fakulteten för fysik vid St. Petersburg State University deltar i arbetet med ALICE-projektet av Large Hadron Collider ovanför QGP. [20] .

Quark-gluonplasma erhölls experimentellt med RHIC -acceleratorn vid Brookhaven National Laboratory i USA 2005. I februari 2010 erhölls en plasmatemperatur på 4 biljoner grader där [21] .

Vid acceleratorer bildas QGP som ett resultat av stark interaktion mellan partoner ( kvarkar och gluoner ) av nukleoner av accelererade partiklar [9] . Men om det kan födas i proton-protonkollisioner är okänt [22] .

Den maximala temperaturen, över 10 biljoner grader, erhölls i november 2010 vid LHC [23] .

I oktober 2017 kolliderade xenonkärnor för första gången vid Large Hadron Collider för att studera den: bestämma den kritiska energi som krävs för dess bildande [24] .

Mesoner nedsänkta i varm kvarg-gluon plasmasmälta [25] .

NICA-kollideren under uppbyggnad i Ryssland har ett av sina mål att studera QGP [26] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ ALICE-experiment Arkiverad 18 juni 2012.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Varmare än solen. Allt om plasma . Lenta.Ru (28 juni 2012). Tillträdesdatum: 26 januari 2014. Arkiverad från originalet 4 januari 2014.
  3. ↑ Bohr, Henrik; Nielsen, HB Hadronproduktion från en kokande kvargsoppa: kvarkmodell som förutsäger partikelförhållanden i hadroniska kollisioner  // Kärnfysik B  : journal  . - 1977. - Vol. 128 , nr. 2 . — S. 275 . - doi : 10.1016/0550-3213(77)90032-3 . — .
  4. ↑ 1 2 3 Quark-gluon plasma . Fysisk uppslagsverk . Hämtad 30 mars 2014. Arkiverad från originalet 4 maj 2013.
  5. ↑ Flersidig proton Varför är allt detta intressant för fysiker? . Elements.ru . Arkiverad från originalet den 24 augusti 2011.
  6. ↑ 1 2 3 V. L. Korotkikh. Explosion av het kärnämne . old.sinp.msu.ru. Arkiverad från originalet den 5 april 2013.
  7. ↑ Utforska kärnkraftskollisioner . Elements.ru . Hämtad 30 oktober 2013. Arkiverad från originalet 30 oktober 2013.
  8. ↑ "Hur ögonblicket delas" av Igor Ivanov. Föreläsningen hölls vid konferensen för pristagare av den allryska tävlingen för lärare i matematik och fysik från Dmitry Zimin Foundation "Dynasty". 29 juni 2009, byn Moskva . Hämtad 8 september 2015. Arkiverad från originalet 28 september 2015.
  9. ↑ 1 2 Antimateria. Quark-Gluon Plasma Arkiverad 5 mars 2014.
  10. ↑ NICA collider Science . Hämtad 22 juni 2021. Arkiverad från originalet 24 juni 2021.
  11. ↑ 1 2 3 I. Roizen. Quark-Gluon Plasma . Vetenskap och liv (mars 2001). Hämtad 9 augusti 2013. Arkiverad från originalet 17 december 2015.
  12. ↑ I. M. Dremin, A. B. Kaidalov . Kvantkromodynamik och fenomenologin för starka interaktioner . Framsteg i fysikaliska vetenskaper (mars 2006). doi : 10.3367/UFNr.0176.200603b.0275 . UFN 176 275–287 (2006). Hämtad 21 juni 2014. Arkiverad från originalet 29 september 2013.
  13. ↑ 1 2 3 I. Ya Arefieva. Holografisk beskrivning av kvarg-gluonplasman som bildas under kraftiga jonkollisioner  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Russian Academy of Sciences , 2014. Arkiverad från originalet den 28 augusti 2013.
  14. ↑ Astvatsaturyan Marina. Echo of Moscow :: Granite of Science Processen att starta om Large Hadron Collider har börjat vid European Centre for Nuclear Research (CERN), berättade forskare om detta förra veckan: Marina Astvatsaturyan . Eko av Moskva. Arkiverad från originalet den 19 maj 2014.
  15. ↑ Ett ögonblick av Yoktossekunden . Arkiverad från originalet den 17 augusti 2015.
  16. ↑ En okänd värmekälla som finns i skorpan på neutronstjärnor . Lenta.ru (2 december 2013). Hämtad 9 mars 2014. Arkiverad från originalet 6 december 2013.
  17. ↑ QUARK-GLUON PLASMA • Stora ryska encyklopedin . Arkiverad från originalet den 23 april 2016.
  18. ↑ Små droppar kvarg-gluonplasma bildas också vid asymmetriska kärnkraftskollisioner . Hämtad 6 juli 2020. Arkiverad från originalet 21 september 2018.
  19. ↑ E. V. Shuryak. Quark-gluon plasma  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 1982. Arkiverad från originalet den 29 oktober 2014.
  20. ↑ "Fysiker har hittat nyckeln till universums hemligheter" Arkiverad 4 mars 2016.
  21. ↑ BNL Newsroom - "Perfekt" vätska het nog för att vara kvarksoppa. Protoner, neutroner smälter för att producera "kvark-gluonplasma" vid RHIC . Arkiverad från originalet den 12 juni 2015.
  22. ↑ Nya antydningar om kvarg-gluonplasma i protonkollisioner dyker upp . Hämtad 6 juli 2020. Arkiverad från originalet 21 september 2018.
  23. ↑ Computerra: Big Bang vid Large Hadron Collider . Arkiverad från originalet den 5 mars 2016.
  24. ↑ Xenonkärnor kolliderade för första gången vid Large Hadron Collider Archived 16 november 2017.
  25. ↑ Elements - vetenskapsnyheter: Tunga mesoner smälter annorlunda i kvarg-gluonplasma . Arkiverad från originalet den 21 juli 2015.
  26. ↑ NICA kolliderare . Hämtad 22 juni 2021. Arkiverad från originalet 4 december 2020.

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk