Кварк-глюонная плазма

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

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 и глюонов[8].





Общее описание состояния

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</span>ruen[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]. Есть гипотеза, что атом­ные яд­ра в сво­ём со­ста­ве, кроме протонов и нейтронов, со­дер­жат «ка­пель­ки» КГП, то есть яд­ра рас­смат­ри­ва­ют­ся как гетерофазные системы[15].

Изучение кварк-глюонной плазмы

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[16]. Лаборатория физики сверхвысоких энергий НИИ физики им. Фока физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета участвует в работе проекта ALICE Большого адронного коллайдера над КГП.[17].

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[18].

Максимальную температуру — свыше 10 триллионов градусов, получили в ноябре 2010 года на БАК[19]. 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[20].

См. также

Напишите отзыв о статье "Кварк-глюонная плазма"

Примечания

  1. [nuclphys.sinp.msu.ru/students/alice2.htm Эксперимент ALICE]
  2. 1 2 3 4 5 6 7 [lenta.ru/articles/2012/06/27/plasma/ Жарче Солнца]. Все о плазме. Лента.Ру (28 июня 2012). Проверено 26 января 2014. [web.archive.org/web/20140104225630/lenta.ru/articles/2012/06/27/plasma/ 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. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/1977NuPhB.128..275B 1977NuPhB.128..275B].
  4. 1 2 3 [femto.com.ua/articles/part_1/1583.html Кварк-глюонная плазма]. Физическая энциклопедия. Проверено 30 марта 2014. [web.archive.org/web/20130504181202/www.femto.com.ua/articles/part_1/1583.html Архивировано из первоисточника 4 мая 2013].
  5. [elementy.ru/lib/431034 Многоликий протон Почему всё это интересно физикам?]. Элементы.ру.
  6. 1 2 3 В. Л. Коротких. [np-chair.sinp.msu.ru/download/Science_Ru.pdf Взрыв горячей ядерной материи]. old.sinp.msu.ru. [www.webcitation.org/6FeutOuGK Архивировано из первоисточника 5 апреля 2013].
  7. [elementy.ru/LHC/LHC/tasks/nuclei Изучение ядерных столкновений]. Элементы.ру. Проверено 30 октября 2013. [web.archive.org/web/20131030184411/elementy.ru/LHC/LHC/tasks/nuclei Архивировано из первоисточника 30 октября 2013].
  8. 1 2 [nuclphys.sinp.msu.ru/antimatter/ant19.htm Антиматерия. Кварк-глюонная плазма]
  9. 1 2 3 И. Ройзен. [www.nkj.ru/archive/articles/7754/ Кварк-глюонная плазма]. Наука и жизнь (март 2001). Проверено 9 августа 2013.
  10. И. М. Дремин, А. Б. Кайдалов. [ufn.ru/ru/articles/2006/3/b/ Квантовая хромодинамика и феноменология сильных взаимодействий]. Успехи физических наук (Март 2006 года). doi:[dx.doi.org/10.3367/UFNr.0176.200603b.0275 10.3367/UFNr.0176.200603b.0275]. — УФН 176 275–287 (2006). Проверено 21 июня 2014. [web.archive.org/web/20130927043126/ufn.ru/ufn06/ufn06_3/Russian/r063b.pdf Архивировано из первоисточника 29 сентября 2013].
  11. 1 2 3 И. Я. Арефьева [www.ufn.ru/ru/articles/accepted/36572/similar.html Голографическое описание кварк-глюонной плазмы, образующейся при столкновениях тяжелых ионов] // УФН. — 2014.
  12. Аствацатурян Марина. [echo.msk.ru/programs/granit/1301286-echo/ Эхо Москвы  :: Гранит науки В Европейском центре ядерных исследований (CERN) начался процесс перезапуска Большого адронного коллайдера, об этом ученые сообщили журналистам на прошлой неделе: Марина Аствацатурян]. Эхо Москвы.
  13. [elementy.ru/posters/moment Мгновение Йоктосекунды].
  14. [lenta.ru/news/2013/12/02/heatwithin/ В коре нейтронных звезд нашли неизвестный источник тепла]. Лента.ру (2 декабря 2013). Проверено 9 марта 2014. [web.archive.org/web/20131206174401/lenta.ru/news/2013/12/02/heatwithin/ Архивировано из первоисточника 6 декабря 2013].
  15. [bigenc.ru/physics/text/2057385 КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА • Большая Российская Энциклопедия].
  16. Э. В. Шуряк [ufn.ru/ru/articles/1982/10/h/ Кварк-глюонная плазма] // УФН. — 1982.
  17. [www.rosbalt.ru/piter/2012/07/05/1007645.html «Физики нашли ключ к тайнам Вселенной»]
  18. [www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=11074 BNL Newsroom - 'Perfect' Liquid Hot Enough to be Quark Soup. Protons, neutrons melt to produce «quark-gluon plasma» at RHIC].
  19. [www.computerra.ru/2208/ Компьютерра: Большой Взрыв на Большом Адронном Коллайдере].
  20. [elementy.ru/news/431588/Tyazhelye_mezony_po_raznomu_plavyatsya_v_kvark_glyuonnoy_plazme Элементы - новости науки: Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме].

Литература

  • И. М. Дремин, А. В. Леонидов [ufn.ru/ru/articles/2010/11/d/ Кварк-глюонная среда] // УФН. — 2010. — Т. 180. — С. 1167—1196.
  • [link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-319-15001-7 The Large Hadron Collider: Harvest of Run 1 с. 4, 65, 356-357, 359, 361, 412, 419, 518] [elementy.ru/LHC/news?theme=2653111&newsid=432504 Опубликована монография по результатам LHC Run 1]
  • Jean Letessier, Johann Rafelski, T. Ericson, P. Y. Landshoff. Hadrons and Quark-Gluon Plasma. — Cambridge University Press, 2002. — 415 p. — ISBN 9780511037276.

Ссылки

  • [www.bnl.gov/rhic/ The Relativistic Heavy Ion Collider] at [www.bnl.gov/ Brookhaven National Laboratory]
  • [aliceinfo.cern.ch/ The Alice Experiment] at [www.cern.ch CERN]
  • [theory.tifr.res.in/~sgupta/ilgti The Indian Lattice Gauge Theory Initiative]
  • [www.bnl.gov/rhic/video.php?v=455 RHIC Videos Science Friday Explains «How to Make Quark Soup»]  (англ.)
  • [elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/430939/Kak_rasshcheplyayut_mgnovenie Как расщепляют мгновение Игорь Иванов Лекция прочитана на конференции лауреатов Всероссийского конкурса учителей математики и физики фонда Дмитрия Зимина «Династия». 29 июня 2009 года, посёлок Московский]
  • [elementy.ru/news/430338 Плавление атомных ядер происходит в два этапа?]
  • [elementy.ru/news/431588 Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме]
  • [www.nrcki.ru/files/dissertation_Blau.pdf СПЕКТРЫ И КОРРЕЛЯЦИИ π0-МЕЗОНОВ, РОЖДЕННЫХ В СТОЛКНОВЕНИЯХ 208Pb −208 Pb ПРИ ЭНЕРГИИ 2,76 ТэВ НА ПАРУ НУКЛОНОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ALICE]
  • [www.vesti.ru/doc.html?id=971526&cid=2161 На Большом адронном коллайдере, возможно, получен новый тип материи]
  • [www.rosbalt.ru/style/2010/12/03/796868.html На БАК получено вещество, существовавшее через 0,00000000001 сек после Большого взрыва]
  • [www.stoletie.ru/lenta/uchenyje_sozdali_novuju_materiju_744.htm Ученые создали новую материю]
  • [phys.org/news/2014-05-rice-physicist-quark-gluon-plasma-lhc.html Rice physicist will search for «quark-gluon plasma» at the LHC]  (англ.)

Отрывок, характеризующий Кварк-глюонная плазма

– И как она танцует, какая г'ация! – помолчав немного, опять сказал он.
– Да про кого ты говоришь?
– Про сест'у п'о твою, – сердито крикнул Денисов.
Ростов усмехнулся.
– Mon cher comte; vous etes l'un de mes meilleurs ecoliers, il faut que vous dansiez, – сказал маленький Иогель, подходя к Николаю. – Voyez combien de jolies demoiselles. [Любезный граф, вы один из лучших моих учеников. Вам надо танцовать. Посмотрите, сколько хорошеньких девушек!] – Он с тою же просьбой обратился и к Денисову, тоже своему бывшему ученику.
– Non, mon cher, je fe'ai tapisse'ie, [Нет, мой милый, я посижу у стенки,] – сказал Денисов. – Разве вы не помните, как дурно я пользовался вашими уроками?
– О нет! – поспешно утешая его, сказал Иогель. – Вы только невнимательны были, а вы имели способности, да, вы имели способности.
Заиграли вновь вводившуюся мазурку; Николай не мог отказать Иогелю и пригласил Соню. Денисов подсел к старушкам и облокотившись на саблю, притопывая такт, что то весело рассказывал и смешил старых дам, поглядывая на танцующую молодежь. Иогель в первой паре танцовал с Наташей, своей гордостью и лучшей ученицей. Мягко, нежно перебирая своими ножками в башмачках, Иогель первым полетел по зале с робевшей, но старательно выделывающей па Наташей. Денисов не спускал с нее глаз и пристукивал саблей такт, с таким видом, который ясно говорил, что он сам не танцует только от того, что не хочет, а не от того, что не может. В середине фигуры он подозвал к себе проходившего мимо Ростова.
– Это совсем не то, – сказал он. – Разве это польская мазу'ка? А отлично танцует. – Зная, что Денисов и в Польше даже славился своим мастерством плясать польскую мазурку, Николай подбежал к Наташе:
– Поди, выбери Денисова. Вот танцует! Чудо! – сказал он.
Когда пришел опять черед Наташе, она встала и быстро перебирая своими с бантиками башмачками, робея, одна пробежала через залу к углу, где сидел Денисов. Она видела, что все смотрят на нее и ждут. Николай видел, что Денисов и Наташа улыбаясь спорили, и что Денисов отказывался, но радостно улыбался. Он подбежал.
– Пожалуйста, Василий Дмитрич, – говорила Наташа, – пойдемте, пожалуйста.
– Да, что, увольте, г'афиня, – говорил Денисов.
– Ну, полно, Вася, – сказал Николай.
– Точно кота Ваську угова'ивают, – шутя сказал Денисов.
– Целый вечер вам буду петь, – сказала Наташа.
– Волшебница всё со мной сделает! – сказал Денисов и отстегнул саблю. Он вышел из за стульев, крепко взял за руку свою даму, приподнял голову и отставил ногу, ожидая такта. Только на коне и в мазурке не видно было маленького роста Денисова, и он представлялся тем самым молодцом, каким он сам себя чувствовал. Выждав такт, он с боку, победоносно и шутливо, взглянул на свою даму, неожиданно пристукнул одной ногой и, как мячик, упруго отскочил от пола и полетел вдоль по кругу, увлекая за собой свою даму. Он не слышно летел половину залы на одной ноге, и, казалось, не видел стоявших перед ним стульев и прямо несся на них; но вдруг, прищелкнув шпорами и расставив ноги, останавливался на каблуках, стоял так секунду, с грохотом шпор стучал на одном месте ногами, быстро вертелся и, левой ногой подщелкивая правую, опять летел по кругу. Наташа угадывала то, что он намерен был сделать, и, сама не зная как, следила за ним – отдаваясь ему. То он кружил ее, то на правой, то на левой руке, то падая на колена, обводил ее вокруг себя, и опять вскакивал и пускался вперед с такой стремительностью, как будто он намерен был, не переводя духа, перебежать через все комнаты; то вдруг опять останавливался и делал опять новое и неожиданное колено. Когда он, бойко закружив даму перед ее местом, щелкнул шпорой, кланяясь перед ней, Наташа даже не присела ему. Она с недоуменьем уставила на него глаза, улыбаясь, как будто не узнавая его. – Что ж это такое? – проговорила она.
Несмотря на то, что Иогель не признавал эту мазурку настоящей, все были восхищены мастерством Денисова, беспрестанно стали выбирать его, и старики, улыбаясь, стали разговаривать про Польшу и про доброе старое время. Денисов, раскрасневшись от мазурки и отираясь платком, подсел к Наташе и весь бал не отходил от нее.


Два дня после этого, Ростов не видал Долохова у своих и не заставал его дома; на третий день он получил от него записку. «Так как я в доме у вас бывать более не намерен по известным тебе причинам и еду в армию, то нынче вечером я даю моим приятелям прощальную пирушку – приезжай в английскую гостинницу». Ростов в 10 м часу, из театра, где он был вместе с своими и Денисовым, приехал в назначенный день в английскую гостинницу. Его тотчас же провели в лучшее помещение гостинницы, занятое на эту ночь Долоховым. Человек двадцать толпилось около стола, перед которым между двумя свечами сидел Долохов. На столе лежало золото и ассигнации, и Долохов метал банк. После предложения и отказа Сони, Николай еще не видался с ним и испытывал замешательство при мысли о том, как они свидятся.
Светлый холодный взгляд Долохова встретил Ростова еще у двери, как будто он давно ждал его.
– Давно не видались, – сказал он, – спасибо, что приехал. Вот только домечу, и явится Илюшка с хором.
– Я к тебе заезжал, – сказал Ростов, краснея.
Долохов не отвечал ему. – Можешь поставить, – сказал он.
Ростов вспомнил в эту минуту странный разговор, который он имел раз с Долоховым. – «Играть на счастие могут только дураки», сказал тогда Долохов.
– Или ты боишься со мной играть? – сказал теперь Долохов, как будто угадав мысль Ростова, и улыбнулся. Из за улыбки его Ростов увидал в нем то настроение духа, которое было у него во время обеда в клубе и вообще в те времена, когда, как бы соскучившись ежедневной жизнью, Долохов чувствовал необходимость каким нибудь странным, большей частью жестоким, поступком выходить из нее.
Ростову стало неловко; он искал и не находил в уме своем шутки, которая ответила бы на слова Долохова. Но прежде, чем он успел это сделать, Долохов, глядя прямо в лицо Ростову, медленно и с расстановкой, так, что все могли слышать, сказал ему:
– А помнишь, мы говорили с тобой про игру… дурак, кто на счастье хочет играть; играть надо наверное, а я хочу попробовать.
«Попробовать на счастие, или наверное?» подумал Ростов.
– Да и лучше не играй, – прибавил он, и треснув разорванной колодой, прибавил: – Банк, господа!
Придвинув вперед деньги, Долохов приготовился метать. Ростов сел подле него и сначала не играл. Долохов взглядывал на него.
– Что ж не играешь? – сказал Долохов. И странно, Николай почувствовал необходимость взять карту, поставить на нее незначительный куш и начать игру.
– Со мной денег нет, – сказал Ростов.
– Поверю!
Ростов поставил 5 рублей на карту и проиграл, поставил еще и опять проиграл. Долохов убил, т. е. выиграл десять карт сряду у Ростова.
– Господа, – сказал он, прометав несколько времени, – прошу класть деньги на карты, а то я могу спутаться в счетах.
Один из игроков сказал, что, он надеется, ему можно поверить.
– Поверить можно, но боюсь спутаться; прошу класть деньги на карты, – отвечал Долохов. – Ты не стесняйся, мы с тобой сочтемся, – прибавил он Ростову.
Игра продолжалась: лакей, не переставая, разносил шампанское.
Все карты Ростова бились, и на него было написано до 800 т рублей. Он надписал было над одной картой 800 т рублей, но в то время, как ему подавали шампанское, он раздумал и написал опять обыкновенный куш, двадцать рублей.
– Оставь, – сказал Долохов, хотя он, казалось, и не смотрел на Ростова, – скорее отыграешься. Другим даю, а тебе бью. Или ты меня боишься? – повторил он.
Ростов повиновался, оставил написанные 800 и поставил семерку червей с оторванным уголком, которую он поднял с земли. Он хорошо ее после помнил. Он поставил семерку червей, надписав над ней отломанным мелком 800, круглыми, прямыми цифрами; выпил поданный стакан согревшегося шампанского, улыбнулся на слова Долохова, и с замиранием сердца ожидая семерки, стал смотреть на руки Долохова, державшего колоду. Выигрыш или проигрыш этой семерки червей означал многое для Ростова. В Воскресенье на прошлой неделе граф Илья Андреич дал своему сыну 2 000 рублей, и он, никогда не любивший говорить о денежных затруднениях, сказал ему, что деньги эти были последние до мая, и что потому он просил сына быть на этот раз поэкономнее. Николай сказал, что ему и это слишком много, и что он дает честное слово не брать больше денег до весны. Теперь из этих денег оставалось 1 200 рублей. Стало быть, семерка червей означала не только проигрыш 1 600 рублей, но и необходимость изменения данному слову. Он с замиранием сердца смотрел на руки Долохова и думал: «Ну, скорей, дай мне эту карту, и я беру фуражку, уезжаю домой ужинать с Денисовым, Наташей и Соней, и уж верно никогда в руках моих не будет карты». В эту минуту домашняя жизнь его, шуточки с Петей, разговоры с Соней, дуэты с Наташей, пикет с отцом и даже спокойная постель в Поварском доме, с такою силою, ясностью и прелестью представились ему, как будто всё это было давно прошедшее, потерянное и неоцененное счастье. Он не мог допустить, чтобы глупая случайность, заставив семерку лечь прежде на право, чем на лево, могла бы лишить его всего этого вновь понятого, вновь освещенного счастья и повергнуть его в пучину еще неиспытанного и неопределенного несчастия. Это не могло быть, но он всё таки ожидал с замиранием движения рук Долохова. Ширококостые, красноватые руки эти с волосами, видневшимися из под рубашки, положили колоду карт, и взялись за подаваемый стакан и трубку.