 Рис. 1. Эволюция Вселенной после Большого взрыва. |
Кварк-глюонная плазма
− состояние сильно взаимодействующей материи, в которой освобожденные цветные
кварки и глюоны образуют непрерывную среду (хромоплазму) и могут распространяться
в ней как квазисвободные частицы. Возникает “цветопроводимость” аналогичная
электропроводности, возникающей в обычной электрон-ионной плазме.
По современным представлениям кварк-глюонная плазма может образовываться
при высоких температурах и/или больших плотностях адронной материи. Предполагается,
что в естественных условиях кварк-глюонная плазма существовала в первые
10-5 с после Большого взрыва (рис. 1).
Условия для образования кварк-глюонной плазмы могут существовать
и в центре нейтронных звезд. Численные оценки показывают, что переход в
состояние кварк-глюонной плазмы происходит как фазовый переход 1-го рода
при температуре, отвечающей кинетической энергии адронов ~ 200 МэВ. Экспериментальное
наблюдение кварк-глюонной плазмы − одна из приоритетных задач современной
ядерной физики. Наиболее перспективным методом получения кварк-глюонной
плазмы является соударение релятивистских тяжелых ионов. Образующееся в
области столкновения сжатие и нагрев материи могут оказаться достаточными
для фазового перехода. Одна из основных проблем − идентификация состояния
кварк-глюонной плазмы. Это может быть сделано по аномальному большому выходу
лептонных пар и странных частиц, эмиссии фотонов. Трудности идентификации
связаны с тем, что, во-первых, существует большой фон за счет событий сильного
взаимодействия нуклонов, во-вторых, длительность кварк-глюонной стадии эволюции
ядерной системы составляет малую часть общего времени эволюции.
 Рис. 2. Фазовая диаграмма адронной материи. Горизонтальная ось - плотность адронной материи, нормированная на ядерную плотность ρ/ρ0. |
На рис. 2 показана фазовая диаграмма, из которой видно,
в области каких давлений и температур можно ожидать образования кварк-глюонной
плазмы. На рис. 1 продемонстрирована возможность ее наблюдения на коллайдере
релятивистских тяжелых ионов RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) в Брукхейвене
(США).
В начале 2000 года в CERN было официально объявлено о том, что
новое состояние материи − кварк-глюонная плазма была получена в столкновениях
ионов свинца с ионами свинца и золота. Полная энергия сталкивающихся ионов
составила ~ 33 ТэВ (для образования кварк-глюонной плазмы необходимо ~ 3.5
ТэВ). Плотность образовавшейся материи превышала плотность ядерной материи
(ядерную плотность) приблизительно в 20 раз. В соответствии с предсказаниями
теории в момент образования кварк-глюонной плазмы наблюдался повышенный
выход странных мезонов, уменьшение выхода тяжелых
См. также