Kuark–gluon plazma - Quark–gluon plasma

QCD faz diyagramı. RS Bhalerao tarafından yapılan orijinalden uyarlanmıştır.

Kuark-gluon plazma ya da QGP bir montaj lokalize etkileşim olduğunu kuark ve gluonların de termal (yerel kinetiği) ve kimyasal (yoğunluk) denge (yakın). Plazma sözcüğü , ücretsiz renk ücretlerine izin verildiğini belirtir. 1987 tarihli bir özette, Léon van Hove üç terimin denkliğine dikkat çekti: kuark gluon plazması, kuark maddesi ve maddenin yeni hali. Sıcaklık, Hagedorn sıcaklığının üzerinde olduğu için - ve dolayısıyla hafif u, d-kuark kütlesi ölçeğinin üzerinde - basınç, sıcaklığın dördüncü gücü ve pratik olarak kütlesiz birçok kuark ve gluon bileşeni tarafından yönetilen göreli Stefan-Boltzmann biçimini sergiler. QGP'nin, fiziksel özelliklerini pratik olarak kütlesiz gluonların ve kuarkların neredeyse serbest dinamikleri açısından gösteren, güçlü bir şekilde etkileşime giren maddenin yeni aşaması olarak ortaya çıktığını söyleyebiliriz. Hem kuarklar hem de gluonlar , maddenin yeni bir durumunun QGP olarak adlandırılabilmesi için renk yükleri açıkken kimyasal (verim) dengeye yakın koşullarda mevcut olmalıdır .

Kuark-gluon plazması, madde yaratılmadan önce tüm Evreni doldurdu . Kuark-gluon plazmasının varlığını öngören teoriler 1970'lerin sonlarında ve 1980'lerin başında geliştirildi. Bunu ağır iyon deneyleri üzerine tartışmalar izledi ve sonraki yıllarda CERN ve BNL'de ilk deney önerileri ortaya atıldı . Kuark-gluon plazması ilk kez 2000 yılında CERN'deki laboratuvarda tespit edildi.

QGP keşfinden önce CERN-SPS göreli ağır iyon programının zaman çizelgesi.

Genel Tanıtım

Kuark-gluon plazma a, maddenin durumu arasında hadronlar oluşturan temel parçacıklar içinde baryonların maddenin kendi temizlenmekte güçlü son derece yüksek altında birbirine için çekim enerji yoğunlukları . Bu parçacıklar, baryonik maddeyi oluşturan kuarklar ve gluonlardır . Normal maddede kuarklar sınırlıdır ; QGP'de kuarkların sınırları kaldırılır . Klasik QCD'de kuarklar hadronların ( mezonlar ve baryonlar ) fermiyonik bileşenleriyken , gluonlar bu tür parçacıkların bozonik bileşenleri olarak kabul edilir . Gluonlar, QCD renk kuvvetinin kuvvet taşıyıcıları veya bozonlarıdır, kuarklar ise kendi başlarına onların fermiyonik madde karşılıklarıdır.

Kuark-gluon plazması, maddenin Büyük Patlama'dan yaklaşık 20μs sonra temel serbestlik derecelerinden (kuarklar, gluonlar) oluştuğunda Evrende hüküm süren yüksek enerji yoğunluğu koşullarını yeniden yaratmak ve anlamak için incelenmiştir . Deney grupları, maddenin hakim biçimini ve doğa yasalarını belirleyen, günümüzün göreceli (relativist) kuantum vakum yapısını "geniş" bir mesafeden araştırıyorlar. Deneyler, maddenin ve kütlenin kökeni hakkında fikir veriyor: kuark-gluon plazması 'hadronlaştığında' madde ve antimadde yaratılıyor ve madde kütlesi sınırlayıcı vakum yapısından kaynaklanıyor.

Kuark-gluon plazması, fiziğin genel şemasına nasıl uyuyor?

QCD , Standart Model olarak adlandırılan modern parçacık fiziği teorisinin bir parçasıdır . Bu teorinin diğer kısımları elektrozayıf etkileşimler ve nötrinolarla ilgilidir . Elektrodinamik teorisi test edilmiş ve milyarda bir kaç kısımlarına doğru bulunmuştur. Zayıf etkileşimlerin teorisi test edilmiş ve binde birkaç kısımlarına doğru bulunmuştur. QCD'nin pertürbatif formları birkaç yüzde test edilmiştir. Pertürbatif modeller, temel durumdan nispeten küçük değişiklikleri varsayar, yani, genellik pahasına hesaplamaları basitleştiren nispeten düşük sıcaklıklar ve yoğunluklar. Buna karşılık, QCD'nin pertürbatif olmayan formları neredeyse hiç test edilmemiştir. Hem yüksek sıcaklığa hem de yoğunluğa sahip olan QGP çalışması, büyük parçacık fiziği teorisini pekiştirme çabasının bir parçasıdır.

QGP çalışması aynı zamanda yüksek sıcaklık koşulları altında parçacık fiziğini anlamaya çalışan teorik fiziğin bir dalı olan sonlu sıcaklık alan teorisi için bir test alanıdır . Bu tür çalışmalar, evrenimizin erken evrimini anlamak için önemlidir: ilk yüz mikrosaniye ya da öylesine. Evrenin yeni nesil gözlemlerinin ( WMAP ve ardılları) fizik hedefleri için çok önemlidir . Doğanın üç temel kuvvetini (yerçekimi hariç) birleştirmeye çalışan Büyük Birleşme Teorileri ile de ilgilidir .

Kuark-gluon plazmasını incelemek için beş neden. Slayt arka plan Sistine Şapeli tavan freski "dayanmaktadır Adem'in Yaratılışı tarafından" Michelangelo . Bu resim, ilk kuark-gluon plazma yaz okulu "Yüksek Heyecanlı Maddede Parçacık Üretimi" posterini süsledi.

Kuark-gluon plazma oluşumunu incelemek için nedenler

Evrenin oluşumuna ilişkin genel kabul gören model, bunun Büyük Patlama sonucunda gerçekleştiğini belirtir . Bu modelde, Big Bang'den sonraki 10 −10 −10 −6 s zaman aralığında , madde kuark-gluon plazması şeklinde mevcuttu. Çok erken Evren'in özelliklerini incelemek için o zamanın var olan maddenin yoğunluğunu ve sıcaklığını laboratuvar koşullarında çoğaltmak mümkündür. Şimdiye kadar, tek olasılık, yüz GeV'den daha fazla enerjiye hızlandırılmış iki ağır atom çekirdeğinin çarpışmasıdır . Yaklaşık olarak atom çekirdeğinin hacmine eşit bir hacimdeki kafa kafaya çarpışmanın sonucunu kullanarak, Evren'in yaşamının ilk anlarında var olan yoğunluğu ve sıcaklığı modellemek mümkündür.

Normal plazma ile ilişkisi

Bir plazma hangi meselesidir ücretleri vardır ekranlı diğer mobil ücretleri varlığı nedeniyle. Örneğin: Coulomb Yasası , mesafeye bağlı bir yük elde etmek için perdeleme tarafından bastırılır , yani, Q yükü, mesafenin bir perdeleme uzunluğu α'ya bölünmesiyle üssel olarak azaltılır. Bir QGP olarak, renk yükü ve kuarklar ve gluonlar elenir. QGP'nin normal plazma ile başka analojileri vardır. Renk yükü değişmeli olmadığından , elektrik yükü değişmeli olduğundan farklılıklar da vardır . Sonlu bir QGP hacminin dışında, renkli elektrik alanı taranmaz, bu nedenle bir QGP hacmi hala renk nötr olmalıdır. Bu nedenle, bir çekirdek gibi tamsayılı elektrik yüküne sahip olacaktır.

İlgili son derece yüksek enerjiler nedeniyle, kuark-antikuark çiftleri, çift ​​üretimi ile üretilir ve bu nedenle QGP, kuarkların ve çeşitli tatlardaki antikuarkların kabaca eşit bir karışımıdır ve sadece biraz fazla kuark bulunur. Bu özellik, çift üretimi için çok soğuk olabilen geleneksel plazmaların genel bir özelliği değildir (ancak bkz . çift ​​kararsızlığı süpernovası ).

teori

Bu farkın bir sonucu , QED'nin temel dayanağı olan pertürbatif hesaplamalar için renk yükünün çok büyük olmasıdır . Sonuç olarak, QGP teorisini keşfetmek için temel teorik araçlar kafes ayar teorisidir . Geçiş sıcaklığı (yaklaşık175  MeV ) ilk olarak kafes ayar teorisi tarafından tahmin edildi. O zamandan beri kafes ayar teorisi, bu tür maddenin diğer birçok özelliğini tahmin etmek için kullanılmıştır. AdS / CFT yazışmalar varsayım üstelik sıvı / yerçekimi yazışma nihai hedefi KGP'nın anlamaktır, QGP içinde anlayış sağlayabilir. QGP'nin, tamamen lokal olarak termalleştirilmiş ve dolayısıyla etkili bir akışkan dinamiği tanımı için uygun olan bir QCD aşaması olduğuna inanılmaktadır.

Üretim

Laboratuarda QGP üretimi madde de yukarıda ısıtıldığı relativistik enerjiye (atomuna iyonlaşmış bir hızlandırıcı olarak ağır iyonların olarak da adlandırılır), ağır atom çekirdeklerinin çarpışan elde edilir Hagedorn sıcaklığı , T , H a tekabül parçacık başına = 150 MeV'lik, 1.66×10 12 K'yi aşan sıcaklık . Bu, iki büyük çekirdeğin yüksek enerjide çarpışması ile gerçekleştirilebilir.175 MeV çarpışan ışının enerjisi değildir). Bu tür çarpışmalar için sırasıyla CERN SPS ve BNL RHIC'de kurşun ve altın çekirdekler kullanılmıştır . Çekirdekler ultrarelativistik hızlara hızlandırılır ( uzunluklarını daraltır ) ve nadiren bir çarpışma durumunda bir "ateş topu" oluşturarak birbirlerine doğru yönlendirilir. Hidrodinamik simülasyon, bu ateş topunun kendi basıncı altında genişleyeceğini ve genişlerken soğuyacağını tahmin ediyor . Deneyciler , küresel ve eliptik akışı dikkatle inceleyerek teoriyi teste tabi tuttular.

Teşhis araçları

Göreceli ağır iyon çarpışmalarında kuark-gluon plazma üretimi için çok güçlü kanıtlar vardır.

Deneysel gözlemlerin önemli sınıfları şunlardır:

Beklenen özellikler

Termodinamik

Normal hadronikten QGP fazına geçiş sıcaklığı yaklaşık 175 MeV . Bu "geçit" aslında olabilir değil sadece nitel özellik olabilir, ancak bunun yerine bir evrenselliği sınıfının gerçek (ikinci derece) faz geçiş, örneğin ilgisi var olabilir üç boyutlu Ising modelinin . İlgili fenomen, enerji yoğunluğundan biraz daha az bir enerji yoğunluğuna karşılık gelir.1  GeV / FM 3 . İçin göreceli böylece bu madde, basınç ve sıcaklık, bağımsız değişkenler olmayan durum denklemi enerji yoğunluğu ve basınç arasındaki bir ilişkidir. Bu yoluyla bulunmuştur kafes hesaplamaları ve her iki kıyasla pertürbasyon teorisi ve sicim teorisi . Bu hala aktif bir araştırma konusudur. Özgül ısı ve çeşitli kuark sayısı duyarlılıkları gibi tepki fonksiyonları şu anda hesaplanmaktadır.

Akış

Mükemmel sıvının keşfi fizikte bir dönüm noktasıydı. RHIC'deki deneyler, artık bir QGP olduğunu bildiğimiz bu olağanüstü madde hakkında zengin bilgiler ortaya çıkardı. "Oda sıcaklığında" nükleer maddenin bir süper akışkan gibi davrandığı bilinmektedir . Isıtıldığında nükleer sıvı buharlaşır ve seyreltik bir nükleon gazına ve daha fazla ısıtıldığında bir baryon ve mezon gazına (hadronlar) dönüşür. Kritik sıcaklıkta, T , H , hadronlar erir ve gaz döner bir sıvı içine geri. RHIC deneyleri, bunun herhangi bir ölçekte herhangi bir laboratuvar deneyinde gözlemlenen en mükemmel sıvı olduğunu göstermiştir. Çözünmüş hadronlardan oluşan maddenin yeni fazı, bilinen herhangi bir maddeye göre akışa karşı daha az direnç gösterir. RHIC'deki deneyler, zaten 2005'te, Evren'in başlangıcında, Evren T H'nin altına soğuduğunda buharlaşarak bir hadron gazına dönüşen bu tür bir malzemeyle -süper-sıvı- muntazam bir şekilde doldurulduğunu göstermiştir . Ayrıntılı ölçümler, bu sıvının kuarkların, antikuarkların ve gluonların bağımsız olarak aktığı bir kuark-gluon plazması olduğunu göstermektedir.

Hızlandırıcıda yüksek enerjili ağır iyonların çarpışmasından sonraki ilk anlarda oluşan etkileşim bölgesinin şematik gösterimi.

Kısacası, bir kuark-gluon plazması bir sıvı sıçraması gibi akar ve kuarklara göre "saydam" olmadığı için çarpışmalardan yayılan jetleri azaltabilir. Ayrıca, oluştuktan sonra, herhangi bir sıcak nesne gibi bir kuark-gluon plazma topu, radyasyon yoluyla ısıyı dahili olarak aktarır. Bununla birlikte, gündelik nesnelerin aksine, gluonların ( güçlü kuvvete aracılık eden parçacıklar ) çarpışıp fazla ağır (yani yüksek enerjili ) tuhaf kuarklar üretmesine yetecek kadar enerji mevcuttur . Oysa QGP olmasaydı ve saf bir çarpışma olsaydı, aynı enerji, tılsım kuarkları veya alt kuarklar gibi daha ağır kuarklar içeren dengesiz bir karışıma dönüştürülürdü .

Durum denklemi, akış denklemlerine önemli bir girdidir. Ses hızı (QGP yoğunluklu salınımlarının hızı) örgü hesaplamalarda halen araştırılmaktadır. Ortalama serbest yol kuark ve gluonların kullanılarak hesaplanır edilmiştir pertürbasyon teorisi yanı sıra sicim teorisi . Taşıma katsayılarının ilk hesaplamaları sonuçlanmış olmasına rağmen, kafes hesaplamaları burada daha yavaş olmuştur. Bunlar , QGP'deki kuarkların ve gluonların ortalama serbest zamanının ortalama parçacıklar arası boşlukla karşılaştırılabilir olabileceğini gösterir: dolayısıyla QGP, akış özellikleri açısından bir sıvıdır. Bu çok aktif bir araştırma alanıdır ve bu sonuçlar hızla gelişebilir. Enerji tüketen fenomenlerin hidrodinamiğe dahil edilmesi, başka bir aktif araştırma alanıdır.

Jet söndürme etkisi

1970'lerin sonlarında CERN Süper Proton-Antiproton Synchrotron'da jet üretimi için ayrıntılı tahminler yapıldı . UA2 ilk kanıtları gözlemlenmiştir püskürtme üretimi içinde hadronlar kısa bir süre sonra doğrulanmıştır 1981, çarpışmalar UA1 .

Konu daha sonra RHIC'de yeniden canlandırıldı. RHIC enerjilerinde elde edilen en çarpıcı fiziksel etkilerden biri söndürme jetlerinin etkisidir. Çarpışan göreceli çekirdeklerin etkileşiminin ilk aşamasında, çarpışan çekirdeklerin partonları, büyük bir enine darbe ≥ 3-6 GeV / s olan ikincil partonlara yol açar. Yüksek derecede ısıtılmış sıkıştırılmış bir plazmadan geçen partonlar enerji kaybeder. Parton tarafından enerji kaybının büyüklüğü, kuark-gluon plazmasının özelliklerine (sıcaklık, yoğunluk) bağlıdır. Ek olarak, renksiz hadronlardan oluşan bir ortamda bir parton tarafından enerji kaybından farklı olarak, renkli kuarkların ve gluonların plazmanın temel nesneleri olduğu gerçeğini de hesaba katmak gerekir . Bir kuark-gluon plazmasının koşulları altında, partonlar tarafından RHIC enerjilerinden kaynaklanan enerji kayıpları dE / dx = 1 GeV / fm olarak tahmin edilir. Bu sonuç, aynı çarpışma enerjisinde nükleon-nükleon ve çekirdek-çekirdek çarpışmalarında büyük bir enine darbe ile hadronların nispi verimini karşılaştırarak doğrulanır. Nükleon-nükleon çarpışmalarında büyük bir enine darbeye sahip partonların enerji kaybı, çekirdek-çekirdek çarpışmalarından çok daha küçüktür, bu da çekirdek-çekirdek çarpışmalarında yüksek enerjili hadronların veriminde bir azalmaya yol açar. Bu sonuç, nükleer çarpışmaların, nükleon-nükleon çarpışmalarının basit bir süperpozisyonu olarak görülemeyeceğini göstermektedir. Kısa bir süre için ~ 1 μs ve son hacimde kuarklar ve gluonlar ideal bir sıvı oluşturur. Bu sıvının kolektif özellikleri, bir bütün olarak hareketi sırasında kendini gösterir. Bu nedenle, partonları bu ortamda hareket ettirirken, bu kuark-gluon sıvısının bazı ortak özelliklerini hesaba katmak gerekir. Enerji kayıpları, kuark-gluon ortamının özelliklerine, ortaya çıkan ateş topundaki parton yoğunluğuna ve genişleme dinamiklerine bağlıdır. Bir ateş topunun geçişi sırasında hafif ve ağır kuarkların enerji kayıpları yaklaşık olarak aynıdır.

Kasım 2010'da CERN, ağır iyon çarpışmalarıyla ilgili deneylere dayanan jet söndürmenin ilk doğrudan gözlemini duyurdu.

Doğrudan fotonlar ve dileptonlar

Doğrudan fotonlar ve dileptonlar, göreli ağır iyon çarpışmalarını incelemek için tartışmasız en nüfuzlu araçlardır. Güçlü bir şekilde etkileşime giren ateş topunun uzay-zaman evrimini kapsayan çeşitli mekanizmalar tarafından üretilirler. Prensip olarak ilk aşamada da bir anlık görüntü sağlarlar. Sinyalin çoğu, QGP ateş topu dağıldıktan çok sonra hadron bozunmalarından kaynaklandığı için, bunları deşifre etmek ve yorumlamak zordur.

glazma hipotezi

2008'den bu yana, kuark-gluon plazmasının varsayımsal bir öncü durumu hakkında bir tartışma vardır, "Glasma" olarak adlandırılır, burada işlenmiş partiküller, gerçek geçişin altında, bir tür camsı (veya amorf) duruma yoğunlaştırılır. sınırlı durum ve plazma sıvısı. Bu, sıvı metalik durumun orijinal başlangıcının altında metalik camların veya bunların amorf alaşımlarının oluşumuna benzer olacaktır.

Deneysel yüksek sıcaklıklar ve yoğunlukları üreten olarak tahmin rağmen kuark-gluon plazması laboratuvarda olmuştur, ortaya çıkan önemli mi değil neredeyse kusursuz yoğun sıvısı olarak, daha doğrusu, serbest kuarklar ve gluonların bir yarı-İdeal devlet olarak davranırlar, ancak . Aslında, kuark-gluon plazmasının, mevcut hızlandırıcılarda gerçekleşen sıcaklıklarda henüz "serbest" olmayacağı gerçeği, hapsedilmenin arta kalan etkilerinin bir sonucu olarak 1984'te tahmin edildi.

Sınırı kaldırılmış maddenin laboratuvarda oluşumu

Bir kuark-gluon plazma (QGP) ya da kuark çorbası olan maddenin durumu olarak kuantum renk çok yüksek de mevcuttur (QCD) sıcaklık ve / veya yoğunluğu . Bu durumun, genellikle atom çekirdeği veya diğer hadronlar içinde renk hapsi ile sınırlanan asimptotik olarak serbest güçlü etkileşimli kuarklar ve gluonlardan oluştuğu düşünülmektedir . Bu, ortam koşullarında elektrostatik kuvvetler tarafından atomların içinde hapsedilen çekirdek ve elektronların serbestçe hareket edebildiği geleneksel plazmaya benzer . Yapay kuark maddesi yaratma deneyleri 1986/7'de CERN'de başladı ve 1991'de yayınlanan ilk iddialarla sonuçlandı. Fikrin parçacık ve nükleer fizikçiler topluluğunda kabul edilmesi birkaç yıl aldı. Pb-Pb çarpışmalarında maddenin yeni bir halinin oluşumu , CERN SPS WA97 deneyi tarafından 1999'da sunulan ve daha sonra Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nın Göreceli Ağır İyon Çarpıştırıcısı tarafından hazırlanan ikna edici deneysel sonuçlar ışığında CERN'de resmen ilan edildi . Kuark maddesi sadece çok küçük miktarlarda üretilebilir ve kararsızdır ve içermesi imkansızdır ve hadronizasyon yoluyla bir saniyenin çok küçük bir bölümünde radyoaktif olarak bozunarak kararlı parçacıklara dönüşür ; üretilen hadronlar veya bozunma ürünleri ve gama ışınları daha sonra tespit edilebilir. Gelen kuark madde faz diyagramının, QGP yüksek sıcaklık yerleştirilir, yüksek yoğunluklu rejimi, sıradan madde soğuk ve çekirdek ve vakum seyreltilmiş karışımı ve varsayımsal ise kuark yıldızlı nispeten soğuk oluşur, ancak yoğun kuark madde . Kuark çağı olarak bilinen Big Bang'den birkaç mikrosaniye ( 10-12 ila 10-6 saniye) sonra , Evrenin kuark-gluon plazma durumunda olduğuna inanılmaktadır .

Gücü renk kuvveti vasıtasıyla gaz gibi farklı plazma , bir ideale yakın olarak kuark-gluon plazma davranır Fermi sıvı akış özellikleri ile ilgili araştırmalar devam etmektedir, ancak. RHIC ve LHC'nin Kompakt Muon Solenoid dedektöründeki araştırma ekipleri tarafından, neredeyse hiç sürtünme direnci veya viskozitesi olmayan sıvı veya mükemmele yakın sıvı akışı iddia edildi . QGP, "ücretsiz" bir çarpışma olayından çeşitli özelliklerle farklıdır; örneğin, onun parçacık içeriği, hafif ve ağır kuarkları karıştıran bir dengesiz dağılıma karşı aşırı orta enerjili garip kuarklar üreten geçici bir kimyasal dengenin göstergesidir ("gariplik üretimi") ve parçacık jetlerinin geçmesine izin vermez ( "jet söndürme").

En Deneyler CERN 'in Süper Proton Sinkrotron (SPS) başlattığı deneyler 1980'li ve 1990'lı yıllarda KGP'nın oluşturmak için: 2000. Bilim adamları bir 'maddenin yeni devletin' için kanıt duyurmaktan CERN'de led sonuçları Brookhaven Ulusal Laboratuvarı Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı açıklandı altın iyonlarını neredeyse ışık hızında çarpıştırarak 4 trilyon santigrat dereceye ulaşan kuark-gluon plazması yaratmışlardı. Cari deneyler (2017) Brookhaven Ulusal Laboratuvarı 'nın Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı Long Island (NY, ABD) üzerinde ve CERN'in son olarak (RHIC) Büyük Hadron Çarpıştırıcısı relativistik hızlandırılmış altın çarpışan tarafından Cenevre yakınlarında (İsviçre) bu çabayı devam etmektedir ve diğer iyon türleri (RHIC'de) veya kurşun (LHC'de) birbirleriyle veya protonlarla. CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) üzerinde, ALICE , ATLAS ve CMS spektrometrelerinde yürütülen üç deney , QGP'nin özelliklerini incelemeye devam etti. CERN , bir QGP oluşturmak için, protonların çarpışmasını geçici olarak durdurdu ve 2011'de ALICE deneyi için kurşun iyonlarını çarpışmaya başladı . ALICE: A Large Ion Collider Experiment tarafından Ağustos 2012'de CERN'de Nature PR'da iddia edildiği gibi 5.5 trilyon (5.5 × 10 12 ) kelvin aralığında yeni bir rekor kırıldı .

Bir kuark-gluon plazmasının oluşumu, ağır iyonlar olarak adlandırılan çarpışan ağır çekirdeklerin nükleonlarını oluşturan partonlar ( kuarklar , gluonlar ) arasındaki güçlü etkileşimin bir sonucu olarak ortaya çıkar . Bu nedenle deneylere göreli ağır iyon çarpışma deneyleri denir. Teorik ve deneysel çalışmalar bir kuark-gluon plazması oluşumu T ≈ 150-160 MeV sıcaklıkta meydana geldiğini göstermektedir Hagedorn sıcaklık ve ≈ 0.4-1 GeV'e / fm olan bir enerji yoğunluğunu 3 . İlk başta bir faz geçişi beklenirken, günümüzün teorik yorumları, normal maddenin iyonik ve elektron plazmaya iyonlaşması sürecine benzer bir faz dönüşümü önermektedir.

Kuark-gluon plazması ve dekontinasyonun başlangıcı

Bir kuark-gluon plazmasının oluşumunun ana konusu , dekonfinasyon başlangıcı araştırmasıdır . QGP'nin oluşumu ile ilgili araştırmaların başlangıcından itibaren, çekirdek-çekirdek çarpışmalarında enerji yoğunluğunun elde edilip edilemeyeceği konusu tartışıldı . Bu, her bir nükleonun ne kadar enerji kaybettiğine bağlıdır. Etkili bir reaksiyon resmi, Bjorken tarafından sunulan ölçeklendirme çözümüydü . Bu model, ultra yüksek enerjili çarpışmalar için geçerlidir. CERN SPS ve BNL RHIC'de gerçekleştirilen deneylerde, genellikle üç aşamaya ayrılan daha karmaşık bir durum ortaya çıktı:

  • Birincil parton çarpışmaları ve baryon, çarpışan çekirdeklerin tam örtüşmesi sırasında durur.
  • Parçacık enerjisinin yeniden dağıtımı ve QGP ateş topunda doğan yeni parçacıklar.
  • QGP maddesinin ateş topu hadronlaşmadan önce dengelenir ve genişler.

Giderek daha fazla deneysel kanıt, LHC-enerji ölçeğindeki proton-proton çarpışmalarında bile çalışan QGP oluşum mekanizmalarının gücüne işaret ediyor.

daha fazla okuma

Kitabın

  • açık Erişim Eriyen hadronlar, kaynayan kuarklar  : Hagedorn sıcaklığından CERN'deki ultra-göreceli ağır iyon çarpışmalarına: Rolf Hagedorn'a saygıyla, ed. J. Rafelski , 2016.
  • Termodinamik ve maddenin hal denklemleri: ideal gazdan kuark-gluon plazmasına, V. E Fortov, 2016.
  • Quark–Gluon Plazma: Teorik Temeller: Açıklamalı Yeniden Basım Koleksiyonu, ed. J. Kapusta, B. Müller , J. Rafelski , 2003.
  • Quark–Gluon Plazma: Büyük Patlamadan Küçük Patlamaya, Kohsuke Yagi, Tetsuo Hatsuda, Yasuo Miake, 2005.
  • Ultra Göreceli Ağır İyon Çarpışmalarının Fenomenolojisi, Wojciech Florkowski, 2010.
  • Quark-Gluon Plazmasının Fiziği: Giriş Dersleri, ed. Sourav Sarkar, Helmut Satz, Bikash Sinha, 2010.
  • Göreli Ağır İyon Fiziği. Landolt-Börnstein - Grup I Temel Parçacıklar, Çekirdekler ve Atomlar. 23, 2010.
  • Quark Gluon Plazma ve Hadron Fiziği, ed. PK Sahu, SC Phatak, Yogendra Pathak Viyogi, 2009.
  • Hadrons ve Quark–Gluon Plazma, J. Letessier, J. Rafelski , 2002.
  • Quark-Gluon Plazmasının Fiziği, B. Müller , 1985.

Alanın tarihsel bir bakış açısıyla makaleleri gözden geçirin

  • Ağır iyon çarpışmalarında kritik yapı arayışının kısa tarihi, Marek Gazdzicki, Mark Gorenstein, Peter Seyboth, 2020.
  • Kuark-gluon plazmasının keşfi: tuhaflık günlükleri, Johann Rafelski, 2020.
  • Kuark-gluon plazması üzerine fenomenolojik inceleme: kavramlara karşı gözlemler, Roman Pasechnik, Michal Šumbera, 2017.
  • Kuark maddesi: başlangıç, Helmut Satz, Reinhard Stock, 2016.
  • CERN-SPS'de dört ağır iyon deneyi: Hafıza şeridinde bir yolculuk, Emanuele Quercigh, 2012.
  • Yüksek enerjili çarpışmalarda çok parçacıklı üretim tarihi üzerine, Marek Gazdzicki, 2012.
  • Tuhaflık ve kuark-gluon plazması: otuz yıllık keşif, Berndt Müller, 2012.
  • SPS'den RHIC'e: Maurice ve CERN ağır iyon programı, Ulrich W. Heinz, 2008.
  • RHIC: Yirmi yılda rüyalardan kirişlere, Gordon Baym, 2002.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar