Quark-gluon plasma

Kvark-gluon plasma (QGP [2] , kvarksuppe [3] , kromoplasma [4] ) er en aggregeret tilstand [5] af stof i højenergi- og elementarpartikelfysik , hvor hadronisk stof går over i en tilstand, der ligner den tilstand, hvor de er elektroner og ioner i almindeligt plasma [2] [4] . Den er forudgået af øjets tilstand [6] (øjet termaliseres, dvs. ødelægges, hvilket giver anledning til mange tilfældigt bevægende kvarker , antikvarker og gluoner  - kvark-gluon plasma [7] ), og efterfulgt af en hadrongas [8] . Består af kvarker, antikvarker og gluoner [9] .

Generel beskrivelse af staten

Normalt er stoffet i hadroner i den såkaldte farveløse ("hvide") tilstand [2] . Det vil sige, kvarker af forskellige farver kompenserer hinanden. En lignende tilstand eksisterer i almindeligt stof - når alle atomer er elektrisk neutrale, det vil sige, at positive ladninger i dem kompenseres af negative. Ved høje temperaturer kan der ske ionisering af atomer , mens ladningerne adskilles, og stoffet bliver, som man siger, "kvasi-neutralt". Det vil sige, at hele stofskyen som helhed forbliver neutral, og dens individuelle partikler holder op med at være neutrale. Tilsyneladende kan det samme ske med hadronisk stof - ved meget høje energier frigives farve [11] og gør stoffet "kvasi-farveløst" [2] , mens chiral symmetri genoprettes [12] .

Formentlig var universets stof i tilstanden af ​​kvark-gluon plasma i de første øjeblikke (ca. 10 −11 s [13] ) efter Big Bang [14] . Der er også en opfattelse af, at det var egenskaberne ved kvark-gluon-plasmaet, der førte til universets baryonsymmetri [2] . Nu kan kvark-gluon plasma dannes i snesevis af yoktosekunder [15] i kollisioner af partikler med meget høj energi. Levetiden for et kvark-gluonplasma er milliardtedele af et sekund [11] . QCD faseovergangstemperaturen er omkring 150 MeV . For en relativistisk væske som QGP, der ikke bevarer antallet af partikler ,  er det tilsvarende tæthedsmål entropi-densiteten s [6] . Men ifølge resultaterne af nogle undersøgelser er der et kvark-gluon-plasma i midten af ​​neutronstjerner [13] [16] . Der er en hypotese om, at atomkerner i deres sammensætning, udover protoner og neutroner , indeholder "dråber" af QGP, det vil sige, at kernerne betragtes som heterofasesystemer [17] .

Undersøgelse af kvark-gluon plasma

Tidligere blev den betragtet som en gas [11] , nu (siden 2005 [18] ) betragtes den som en væske [2] [13] , næsten ideel og meget uigennemsigtig [6] . Forud for sin eksperimentelle opdagelse var kromoplasma en fysisk hypotese [4] . Studiet af kvark-gluon plasma kan hjælpe med at forstå universets historie [2] .

Teoretisk undersøgelse i USSR begyndte i begyndelsen af ​​1980'erne [19] . Laboratoriet for Ultrahøjenergifysik ved Forskningsinstituttet for Fysik. Foka fra Det Fysiske Fakultet ved St. Petersburg State University deltager i arbejdet med ALICE-projektet af Large Hadron Collider over QGP. [20] .

Quark-gluon plasma blev opnået eksperimentelt ved RHIC acceleratoren ved Brookhaven National Laboratory i USA i 2005. I februar 2010 blev der opnået en plasmatemperatur på 4 billioner grader der [21] .

Ved acceleratorer dannes QGP som et resultat af stærk interaktion mellem partoner ( kvarker og gluoner ) af nukleoner af accelererede partikler [9] . Men om det kan fødes i proton-proton-kollisioner er uvist [22] .

Den maksimale temperatur, over 10 billioner grader, blev opnået i november 2010 ved LHC [23] .

I oktober 2017 kolliderede xenonkerner for første gang ved Large Hadron Collider for at studere det: bestemme den kritiske energi, der er nødvendig for dens dannelse [24] .

Mesoner nedsænket i varm kvark-gluon plasmasmelte [25] .

NICA-kollideren under konstruktion i Rusland har et af sine mål at studere QGP [26] .

Se også

Noter

  1. ↑ ALICE-eksperiment Arkiveret 18. juni 2012.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Varmere end Solen. Alt om plasma . Lenta.Ru (28. juni 2012). Dato for adgang: 26. januar 2014. Arkiveret fra originalen 4. januar 2014.
  3. ↑ Bohr, Henrik; Nielsen, HB Hadronproduktion fra en kogende kvarksuppe: kvarkmodel, der forudsiger partikelforhold i hadroniske kollisioner  // Nuclear Physics B  : journal  . - 1977. - Bd. 128 , nr. 2 . — S. 275 . - doi : 10.1016/0550-3213(77)90032-3 . — .
  4. ↑ 1 2 3 Quark-gluon plasma . Fysisk encyklopædi . Hentet 30. marts 2014. Arkiveret fra originalen 4. maj 2013.
  5. ↑ Mangesidet proton Hvorfor er alt dette interessant for fysikere? . Elements.ru . Arkiveret fra originalen den 24. august 2011.
  6. ↑ 1 2 3 V. L. Korotkikh. Eksplosion af varmt nukleart stof . old.sinp.msu.ru. Arkiveret fra originalen den 5. april 2013.
  7. ↑ Udforskning af nukleare kollisioner . Elements.ru . Hentet 30. oktober 2013. Arkiveret fra originalen 30. oktober 2013.
  8. ↑ "Hvordan øjeblikket er splittet" af Igor Ivanov. Foredraget blev holdt på konferencen for prisvindere af den all-russiske konkurrence for lærere i matematik og fysik fra Dmitry Zimin Foundation "Dynasty". 29. juni 2009, landsbyen Moskva . Hentet 8. september 2015. Arkiveret fra originalen 28. september 2015.
  9. ↑ 1 2 Antistof. Quark-Gluon Plasma Arkiveret 5. marts 2014.
  10. ↑ NICA collider Science . Hentet 22. juni 2021. Arkiveret fra originalen 24. juni 2021.
  11. ↑ 1 2 3 I. Roizen. Quark-Gluon Plasma . Videnskab og liv (marts 2001). Hentet 9. august 2013. Arkiveret fra originalen 17. december 2015.
  12. ↑ I. M. Dremin, A. B. Kaidalov . Kvantekromodynamik og stærke interaktioners fænomenologi . Fremskridt i fysiske videnskaber (marts 2006). doi : 10.3367/UFNr.0176.200603b.0275 . UFN 176 275–287 (2006). Hentet 21. juni 2014. Arkiveret fra originalen 29. september 2013.
  13. ↑ 1 2 3 I. Ya. Arefieva. Holografisk beskrivelse af kvark-gluon-plasmaet dannet under kraftige ionkollisioner  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Russian Academy of Sciences , 2014. Arkiveret fra originalen den 28. august 2013.
  14. ↑ Astvatsaturyan Marina. Ekko af Moskva :: Videnskabens granit Processen med at genstarte Large Hadron Collider er begyndt på Det Europæiske Center for Nuklear Forskning (CERN), fortalte videnskabsmænd journalister om dette i sidste uge: Marina Astvatsaturyan . Ekko af Moskva. Arkiveret fra originalen den 19. maj 2014.
  15. ↑ Et øjeblik af yoktosesekundet . Arkiveret fra originalen den 17. august 2015.
  16. ↑ En ukendt varmekilde fundet i skorpen af ​​neutronstjerner . Lenta.ru (2. december 2013). Hentet 9. marts 2014. Arkiveret fra originalen 6. december 2013.
  17. ↑ QUARK-GLUON PLASMA • Great Russian Encyclopedia . Arkiveret fra originalen den 23. april 2016.
  18. ↑ Små dråber kvark-gluon-plasma dannes også ved asymmetriske nukleare kollisioner . Hentet 6. juli 2020. Arkiveret fra originalen 21. september 2018.
  19. ↑ E. V. Shuryak. Quark-gluon plasma  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Russian Academy of Sciences , 1982. Arkiveret fra originalen den 29. oktober 2014.
  20. ↑ "Fysikere har fundet nøglen til universets hemmeligheder" Arkiveret 4. marts 2016.
  21. ↑ BNL Newsroom - 'Perfekt' væske, varm nok til at være kvarksuppe. Protoner, neutroner smelter for at producere "kvark-gluon plasma" ved RHIC . Arkiveret fra originalen den 12. juni 2015.
  22. ↑ Nye antydninger af kvark-gluon-plasma i protonkollisioner dukker op . Hentet 6. juli 2020. Arkiveret fra originalen 21. september 2018.
  23. ↑ Computerra: Big Bang ved Large Hadron Collider . Arkiveret fra originalen den 5. marts 2016.
  24. ↑ Xenonkerner kolliderede for første gang ved Large Hadron Collider Arkiveret 16. november 2017.
  25. ↑ Elementer - videnskabsnyheder: Tunge mesoner smelter anderledes i kvark-gluon plasma . Arkiveret fra originalen den 21. juli 2015.
  26. ↑ NICA kolliderer . Hentet 22. juni 2021. Arkiveret fra originalen 4. december 2020.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier