クォーク・グルーオン・プラズマ
QCD相図。RS Bhaleraoによる原本を改変。[ 1 ]

クォーク・グルーオン・プラズマ（QGPまたはクォーク・スープ）は、熱的（局所的運動）かつ（ほぼ）化学的（存在比）平衡にあるクォークとグルーオンの相互作用する局所的な集合体である。プラズマという言葉は、自由な色電荷が許されることを意味する。1987年の要約で、レオン・ヴァン・ホーヴェは、クォーク・グルーオン・プラズマ、クォーク物質、新しい物質の状態という3つの用語の同値性を指摘した。[ 2 ]温度がハーゲドン温度以上、つまり軽いu、dクォークの質量のスケール以上であるため、圧力は温度の4乗（）と多くの実質的に質量のないクォークとグルーオンの構成要素によって支配される相対論的なシュテファン・ボルツマン形式を示す。QGPは、実質的に質量のないグルーオンとクォークのほぼ自由なダイナミクスによって物理的特性を発現する、強く相互作用する物質の新しい相として出現したと言える。QGP と呼ばれる新しい物質状態になるためには、 クォークとグルーオンの両方が、色荷が開いた状態で化学 (収量) 平衡に近い条件で存在する必要があります。T4{\displaystyle T^{4}}

概要

クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）は、物質の核を構成する陽子と中性子を溶融させるのに十分なエネルギー密度で発生する物質の状態である。その結果、素粒子であるクォークとグルーオンからなる非常に低粘度の液体が生じる。[ 3 ] [ 4 ]通常の物質ではクォークは閉じ込められているが、QGPではクォークは閉じ込められていない。クォーク・グルーオン・プラズマは、ビッグバン後約20マイクロ秒の宇宙の特性を理解するために研究されている。実験グループは、超相対論的なイオンビームを他のイオンや陽子と衝突させることで、粒子加速器でこのプラズマを生成する。[ 5 ]

歴史

クォーク・グルーオン・プラズマの存在を予測する理論は、1970年代後半から1980年代初頭にかけて発展しました。[ 6 ]量子色力学における色の閉じ込めと漸近的自由性の発見は、クォークが高密度で相転移を起こすという認識につながりました。[ 7 ]電磁プラズマとの類推を用いて、1978年にE.V.シュリヤクは、原子核よりもはるかに密度の高い物質、つまりハドロンが融合しクォークが集団的に作用する物質を「ハドロン・プラズマ」と呼びました。[ 8 ]彼は次の論文で「クォーク・グルーオン・プラズマ」という名称を使用し、この名称は定着しました。[ 7 ] : 1125 [ 9 ]

クォークグルーオンプラズマ[ 10 ] [ 11 ]は2000年に欧州原子核研究機構（CERN）の研究所で初めて探索され、新しい物質状態の証拠を論じたプレスリリースが発表された。[ 3 ] [ 12 ] [ 13 ]著者らは後に次のように記している。[ 14 ]「『新しい物質形態』の創造を示す説得力のある証拠は見つかったが、クォークグルーオンプラズマの明確な発見を主張するには至らず、その完全に液体的な集団的動的特性についても言及しなかった。後者は、RHICで収集された非常に包括的かつ正確な実験データの大部分を理論が定量的に理解するまでに進歩して初めて明らかになった。」実際、QGPの発見は、いわゆるRHICホワイトペーパー[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]が2005年に出版された後に発表された[ 15 ]。

クォーク・グルーオン・プラズマが物理学の一般体系にどのように当てはまるか

QCD は標準モデルと呼ばれる現代の素粒子物理学の理論の一部です。この理論の他の部分は電弱相互作用とニュートリノを扱っています。電気力学の理論は数十億分の数パーセントまで検証され、正しいことがわかっています。弱い相互作用の理論は千分の数パーセントまで検証され、正しいことがわかっています。QCD の摂動形は数パーセントまで検証されています。[ 20 ]摂動モデルは基底状態からの変化が比較的小さい、つまり温度と密度が比較的低いと仮定し、一般性を犠牲にして計算を簡素化します。対照的に、QCD の非摂動形はほとんど検証されていません。高温と高密度の両方を持つ QGP の研究は、素粒子物理学の壮大な理論を強化するこの取り組みの一部です。

QGPの研究は、高温条件下での素粒子物理学の理解を目指す理論物理学の一分野である有限温度場理論の実験場でもあります。このような研究は、宇宙の初期進化、つまり最初の100マイクロ秒程度を理解する上で重要です。また、次世代の宇宙観測衛星（WMAPおよびその後継機）の物理学的目標達成にも不可欠です。さらに、重力を除く自然界の3つの基本的な力を統一しようとする 大統一理論にも関連しています。

クォーク・グルーオン・プラズマの形成を研究する理由

宇宙の形成に関する一般に受け入れられているモデルでは、宇宙はビッグバンの結果として起こったとされています。このモデルでは、ビッグバン後の 10 −10 –10 −6秒の時間間隔で、物質はクォーク・グルーオン・プラズマの形で存在していました。当時の物質の密度と温度を実験室条件下で再現し、初期宇宙の特性を研究することができます。これまでのところ、唯一の可能性は、100 GeV を超えるエネルギーに加速された 2 つの重い原子核の衝突です。原子核の体積にほぼ等しい体積での正面衝突の結果を使用して、宇宙の誕生の最初の瞬間に存在していた密度と温度をモデル化することができます。

正常血漿との関係

プラズマとは、他の可動電荷の存在により電荷が遮蔽されている物質です。例えば、遮蔽によって クーロンの法則が抑制され、距離に依存する電荷 が生じます。つまり、電荷 Q は距離を遮蔽長 α で割ると指数的に減少します。QGP では、クォークとグルーオンの色電荷が遮蔽されます。QGP には、通常のプラズマとの類似点が他にもあります。また、色電荷は非可換 であるのに対し、電荷は可換であるという相違点もあります。有限体積の QGP の外側では色電場は遮蔽されないため、QGP の体積は依然として色中性でなければなりません。したがって、原子核と同様に、整数の電荷を持ちます。 質問→質問e−r/α{\displaystyle Q\rightarrow Qe^{-r/\alpha }}

極めて高いエネルギーが関与するため、クォーク-反クォーク対は対生成によって生成されます。そのため、QGPは様々なフレーバーのクォークと反クォークがほぼ等量ずつ混ざり合った状態であり、クォークがわずかに過剰です。この性質は、対生成には低温すぎる可能性のある従来のプラズマの一般的な特徴ではありません（ただし、対不安定性については超新星を参照してください）。

理論

この違いの結果として、QEDの主流である摂動計算ではカラーチャージが大きすぎるという問題が生じる。その結果、QGPの理論を探究するための主な理論的ツールは格子ゲージ理論である。[ 21 ] [ 22 ]転移温度（およそ175  MeV）の超伝導体は、格子ゲージ理論によって初めて予測されました。それ以来、格子ゲージ理論はこの種の物質の多くの他の性質を予測するために用いられてきました。AdS /CFT対応予想はQGPへの洞察を提供する可能性があり、さらに、流体/重力対応の究極の目標はQGPを理解することです。QGPはQCDの相であり、完全に局所的に熱化されているため、効果的な流体力学的記述に適していると考えられています。

生産

実験室でのQGPの生成は、重い原子核（加速器で原子がイオン化されるため重イオンと呼​​ばれる）を相対論的エネルギーで衝突させることで達成されます。このエネルギーでは、物質はハゲドン温度T H = 1粒子あたり150 MeV（1兆6600億Kを超える温度）をはるかに超える加熱を受けます。これは、2つの大きな原子核を高エネルギーで衝突させることで達成できます（175MeVは衝突ビームのエネルギーではありません。CERNのSPS（超相対論的加速器）とBNLのRHIC （高エネルギー加速器研究所）では、それぞれ鉛原子核と金原子核がこのような衝突実験に用いられてきました。これらの原子核は超相対論的速度まで加速され（長さが収縮し）、互いに向かい合うことで、稀に衝突した場合に「火の玉」を形成します。流体力学シミュレーションでは、この火の玉は自身の圧力によって膨張し、膨張しながら冷却されると予測されています。実験家たちは球状および楕円形の流れを注意深く研究することで、この理論を検証しています。

診断ツール

相対論的重イオン衝突でクォーク・グルーオン・プラズマが生成されるという圧倒的な証拠がある。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

実験観察の重要な種類は

期待される特性

熱力学

通常のハドロン相からQGP相へのクロスオーバー温度は約156 MeV [ 28 ]関連する現象は、エネルギー密度が1  GeV /fm 3。相対論的物質の場合、圧力と温度は独立変数ではないため、状態方程式はエネルギー密度と圧力の関係式となる。これは格子計算によって発見され、摂動論および弦理論と比較されている。これは現在も活発に研究が進められている。比熱や様々なクォーク数磁化率などの応答関数は現在計算中である。

流れ

完全液体の発見は物理学の転換点となりました。RHICでの実験は、この驚くべき物質に関する豊富な情報を明らかにしました。現在、この物質はQGPであることが分かっています。[ 29 ]室温における核物質は超流動体のように振る舞うことが知られています。核流体は加熱されると蒸発し、核子の希薄な気体となり、さらに加熱すると重粒子と中間子（ハドロン）の気体となります。臨界温度T Hではハドロンは融解し、気体は液体に戻ります。RHICの実験は、これがあらゆる規模の実験室実験でこれまで観測された中で最も完全な液体であることを示しました。溶解したハドロンからなるこの新しい物質相は、他の既知の物質よりも流動抵抗が小さいです。RHICでの実験は、既に2005年に、宇宙の始まりの宇宙はこの種の物質（超流動体）で均一に満たされていたことを示しており、宇宙がT H以下に冷却されると、超流動体は蒸発してハドロン気体となりました。詳細な測定により、この液体はクォーク、反クォーク、グルーオンが独立して流れるクォーク・グルーオンプラズマであることが示されています。[ 30 ]

加速器内で高エネルギーの重イオンが衝突した後の最初の瞬間に形成される相互作用領域の模式図。[ 31 ]

要するに、クォーク・グルーオン・プラズマは液体の飛沫のように流れ、クォークに対して「透明」ではないため、衝突によって放出されるジェットを減衰させることができます。さらに、クォーク・グルーオン・プラズマの球は、一度形成されると、他の高温物体と同様に、放射によって内部で熱を伝達します。しかし、日常の物体とは異なり、十分なエネルギーが存在するため、グルーオン（強い力を媒介する粒子）が衝突し、過剰な重い（すなわち、高エネルギーの）ストレンジクォークを生成します。一方、QGPが存在せず、純粋な衝突が発生した場合、同じエネルギーがチャームクォークやボトムクォークなどのさらに重いクォークを含む非平衡混合物に変換されます。[ 31 ] [ 32 ]

状態方程式は流れ方程式への重要な入力です。音速（QGP密度振動の速度）は現在、格子計算で調査されています。[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]クォークとグルーオンの平均自由行程は、摂動論と弦理論を用いて計算されています。格子計算はここでは遅いですが、輸送係数の最初の計算が完了しています。[ 36 ] [ 37 ]これらは、 QGP内のクォークとグルーオンの平均自由時間が平均粒子間隔に匹敵する可能性があることを示しています。したがって、QGPは流動特性に関して液体です。これは非常に活発な研究分野であり、これらの結論は急速に発展する可能性があります。散逸現象を流体力学に組み込むことも、活発な研究分野です。[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

ジェット消光効果

1970年代後半には、CERNのスーパー陽子・反陽子シンクロトロンでジェットが生成されるという詳細な予測がなされた。[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] UA2は1981年にハドロン衝突でジェット生成の最初の証拠を観測し、[ 45 ]その後まもなくUA1によって確認された。[ 46 ]

このテーマは後にRHICで復活した。RHICのエネルギーで得られる最も顕著な物理的効果の1つは、クエンチングジェットの効果である。[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]衝突する相対論的原子核の相互作用の第一段階では、衝突する原子核のパートンは3～6 GeV/s以上の大きな横方向インパルスを持つ二次パートンを生成する。高温の圧縮されたプラズマを通過すると、パートンはエネルギーを失う。パートンによるエネルギー損失の大きさは、クォーク・グルーオン・プラズマの特性（温度、密度）に依存する。さらに、色のついたクォークとグルーオンがプラズマの基本物体であるという事実も考慮する必要があり、これは無色のハドロンからなる媒体中におけるパートンによるエネルギー損失とは異なる。クォーク-グルーオンプラズマの条件下では、RHICエネルギーに起因するパートンによるエネルギー損失は⁠ ⁠dEd×＝1 GeV/fm{\displaystyle {\frac {dE}{dx}}=1~{\text{GeV/fm}}}と推定されます。この結論は、同じ衝突エネルギーでの核子-核子衝突と核-核衝突における大きな横方向インパルスを持つハドロンの相対的生成量を比較することによって確認されます。核子-核子衝突における大きな横方向インパルスを持つパートンによるエネルギー損失は、核-核衝突よりもはるかに小さく、それが核-核衝突における高エネルギーハドロンの生成量の減少につながります。この結果は、原子核衝突を核子-核子衝突の単純な重ね合わせと見なすことはできないことを示唆しています。短時間、約1 μs、最終的な体積では、クォークとグルーオンは理想的な液体を形成します。この流体の集合的な特性は、全体としての運動中に現れます。したがって、この媒質中でパートンを移動させる際には、クォーク・グルーオン液体のいくつかの集合的性質を考慮する必要がある。エネルギー損失は、クォーク・グルーオン媒質の性質、結果として生じる火球内のパートン密度、そしてその膨張のダイナミクスに依存する。火球の通過中に軽いクォークと重いクォークが失うエネルギーはほぼ同じであることが判明している。[ 50 ]

2010年11月、CERNは重イオン衝突実験に基づいて、ジェットの消滅を初めて直接観測したと発表した。[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]

直接光子とダイレプトン

熱光子とダイレプトンは、相対論的重イオン衝突で形成されるクォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）の重要な電磁プローブである。衝突の最終段階を主に反映するハドロンとは異なり、電磁プローブは、初期の非閉じ込め段階からハドロン段階を経て強い相互作用がなくなる運動学的凍結まで、火の玉の時空進化全体を通して放出される。光子とレプトンは電磁的にのみ相互作用するため、それらの平均自由行程は衝突体積の大きさよりもはるかに大きく、最小限の終状態相互作用で媒質から脱出することができる。その結果、それらは衝突で生成された物質の温度と時空ダイナミクスに関する直接的な情報を提供する。

熱ダイレプトン

熱的ダイレプトンが実在の光子に対して持つ重要な利点は、不変質量という追加の運動学的変数の存在である。実在の光子は横方向運動量（p T ）のみで特徴付けられるのに対し、レプトン対は不変質量（ M ）と横方向運動量の両方で記述される。熱放射の場合、横方向運動量スペクトルは温度と集団膨張速度（放射状の流れ）の組み合わせに敏感であり、その解釈は複雑になる。対照的に、不変質量はローレンツ不変であり、流れの影響をほとんど受けないため、ダイレプトンの質量スペクトルは、放射媒体の真の熱温度を抽出するための、特にクリーンでモデルに依存しない観測量となる。

約1GeV以上の不変質量を持つ中間質量領域（IMR）では、ハドロン共鳴の寄与は小さくなり、電磁スペクトル関数は黒体の場合と同様にほぼ平坦になると予想される。この領域では、熱ダイレプトン放出はほぼ指数関数的な「プランク型」質量スペクトルを示し、放出媒質の平均温度への直接的なアクセスと、非閉じ込めQGP相からの放射に対する感度が得られる。

初期の実験的証拠 - CERES実験

相対論的重イオン衝突における熱的ダイレプトン生成の最初の実験的証拠は、CERNスーパープロトンシンクロトロン（SPS）のCERES実験によって得られ、既知のハドロン崩壊源よりも低質量レプトン対の増加が観測されました。、[ 55 ] 、[ 56 ] 、[ 57 ] 、[ 58 ] 。[ 59 ] これらの測定により、ダイレプトンが高温高密度の強く相互作用する物質や媒質内ベクトル中間子の変化を敏感に探知するプローブとして確立されました。

NA60実験

SPS のNA60実験により、重イオン衝突における熱ダイレプトン放射を前例のない質量分解能と統計的精度で測定するという 大きな進歩が達成されました。

低質量領域（LMR）

NA60 は、低質量領域 ( M < 1 GeV) において、ダイレプトン過剰は主に媒質内 ρ 中間子の強く広がった反応によるハドロン放射、特に π + π −消滅によって支配されていることを実証しました。測定によって、媒質内 ρ スペクトル関数への実験的直接アクセスが可能になり、高温高密度物質におけるその変化に関する長年の論争に決着がつきました。顕著な質量シフトを伴わない強い広がりが観測されたことで、QCD相境界付近でのカイラル対称性の回復に関連するメカニズムが明らかになり、媒質内でカイラル対称性が回復するとハドロン特性がどのように変化するかについての実験的知見が得られました。さらに、データは集団的ラジアルフローの明確な特徴を示し、ダイレプトン信号と、膨張する火の玉のダイナミクス、および強く相互作用する媒質の進化を結び付けています。

中間質量領域（IMR）

中間質量領域（M ≳ 1.1 GeV）において、NA60はほぼ指数関数的な質量スペクトルを観測しました。これは、平坦な電磁スペクトル関数を持つ源からの熱放射と一致するものです。IMR質量スペクトルへのフィッティングにより、200 MeVを超える温度（例えば、1.1 < M < 2.0 GeVではT = 205 ± 12 MeV、1.1 < M < 2.4 GeVではT = 230 ± 10 MeV ）が得られました。これは、格子QCDによって決定されたQCD臨界温度T c 155 MeVをはるかに上回っています。不変質量はローレンツ不変であるため、これらの結果は、流れに依存しない媒質温度の直接的な測定値となります。

横方向質量スペクトルの独立した解析により、M = 1 GeV付近で特徴的な変化が明らかになった。有効傾きパラメータはLMRでは質量とともに増加し、これはラジアルフローによってブーストされたハドロン放出と一致するが、IMRでは低下してほぼ一定となり、T eff値は約200 MeVである。この挙動は、比較的集団フローの少ない（つまり、青方偏移がほとんどまたは全くない）初期放出を示している。NA60はまた、過剰ダイレプトンの角度分布を測定し、それらが等方性と一致し、分極係数が消失していることを発見した。これは、過剰が強く指向された消滅過程によるものではなく、ランダム化された媒体からの熱放射であると解釈することを裏付けている。, [ 60 ] , [ 61 ] , [ 62 ] , [ 63 ] , [ 64 ] . [ 65 ]

意義

測定されたダイレプトンの質量スペクトル、横方向運動量分布、角度分布を総合すると、重イオン衝突で生成された高温高密度媒体からの熱放射のモデルに依存しない特徴が明らかになり、熱ダイレプトンがクォーク・グルーオン物質の実験的温度計として利用できることが証明された。[ 66 ]

グラスマ仮説

2008年以来、クォーク・グルーオン・プラズマの仮説的な前駆状態、いわゆる「グラスマ」について議論されている。グラスマでは、閉じ込められた状態とプラズマ液体との間の真の遷移よりも低い温度で、ドレスド粒子がある種のガラス状（または非晶質）状態に凝縮される。[ 67 ]これは、液体金属状態の真の開始よりも低い温度で、金属ガラス、またはその非晶質合金が形成されることに類似している。

クォーク・グルーオン・プラズマを生成すると予測される実験的高温・高密度は実験室で実現されているが、結果として生じる物質はクォークとグルーオンが自由になった準理想状態ではなく、ほぼ完全な高密度流体として振る舞う。[ 68 ]実際、クォーク・グルーオン・プラズマが現在の加速器で実現できる温度ではまだ「自由」にならないという事実は、閉じ込めの残留効果の結果として1984年に予測されていた。[ 69 ] [ 70 ]

中性子星

いくつかの大質量中性子星の中心核はクォーク・グルーオン・プラズマである可能性があるという仮説が立てられている。[ 71 ]

実験室内での非閉じ込め物質の形成

クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）[ 72 ]あるいはクォーク・スープ[ 73 ] [ 74 ]は量子色力学（QCD）における物質の状態であり、極めて高い温度や密度で存在する。この状態は漸近的に自由な強い相互作用をするクォークとグルーオンで構成されていると考えられており、これらは通常、原子核や他のハドロン内に色の閉じ込めによって閉じ込められている。これは、常温で静電気力によって原子内に閉じ込められた原子核と電子が自由に運動できる従来のプラズマと類似している。人工クォーク物質を作成する実験は1986年から87年にかけてCERNで始まり、1991年に最初の主張が発表された。 [ 75 ] [ 76 ]このアイデアが素粒子物理学者や原子核物理学者のコミュニティに受け入れられるまでには数年を要した。 Pb-Pb衝突で新しい物質状態が形成されることは、1999年のCERN SPS WA97実験で提示された説得力のある実験結果を考慮して、CERNで公式に発表され、 [ 77 ] [ 27 ] [ 78 ]、後にブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器で詳しく説明されました。[ 79 ] [ 80 ] [ 26 ]クォーク物質は微量しか生成できず、不安定で封じ込めが不可能で、ハドロン化によって数分の1秒以内に放射性崩壊して安定した粒子になります。生成されたハドロンまたはその崩壊生成物とガンマ線はその後検出できます。クォーク物質の状態図では、QGPは高温高密度領域に配置されますが、通常の物質は原子核と真空の冷たく希薄な混合物であり、仮想のクォーク星は比較的冷たく高密度のクォーク物質で構成されます。ビッグバン後の数マイクロ秒（10 −12～ 10 −6秒）まで、いわゆるクォーク時代、宇宙はクォーク・グルーオン・プラズマ状態にあったと考えられています。

カラー力の強さは、気体のようなプラズマとは異なり、クォーク-グルーオンプラズマがほぼ理想的なフェルミ液体として振舞うことを意味しますが、流れの特性についての研究が進行中です。[ 81 ]摩擦抵抗や粘性がほとんどない液体またはほぼ完全な液体の流れが、RHIC [ 82 ]およびLHCのコンパクトミューオンソレノイド検出器の研究チームによって主張されました。[ 83 ] QGPは、いくつかの特徴によって「自由」衝突イベントとは異なります。たとえば、その粒子の内容は、軽いクォークと重いクォークが混ざる非平衡分布（「ストレンジネス生成」）に対して、一時的な化学平衡を示し、過剰な中エネルギーストレンジクォークを生成します。また、粒子ジェットが通過することはできません（「ジェットクエンチング」）。

1980年代と1990年代に、CERNのスーパープロトンシンクロトロン（SPS）での実験でQGPを作成する実験が開始され、その結果を受けてCERNは2000年に「新しい物質の状態」の証拠を発表しました[ 84 ]。[ 85 ]ブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器の科学者は、金イオンをほぼ光速で衝突させ、4兆度の温度に達することでクォークグルーオンプラズマを作成したと発表しました。[ 86 ]現在 (2017 年)ブルックヘブン国立研究所の相対論的重イオン衝突型加速器 (RHIC) (ニューヨーク州ロングアイランド) と CERN の最近の大型ハドロン衝突型加速器(LHC) で行われている実験では、相対論的に加速された金やその他のイオン種 (RHIC) または鉛 (LHC )を互いに、または陽子と衝突させることでこの取り組みを継続しています。[ 88 ] CERNの大型ハドロン衝突型加速器 (LHC) で実行されている 3 つの実験、分光計ALICE、[ 89 ] ATLAS、CMS では、 QGP の特性の研究が続けられています。 CERN は一時的に陽子の衝突を中止し、QGP を作成するために、2011 年に ALICE 実験で鉛イオンの衝突を開始しました。[ 90 ] 2012年8月に欧州原子核研究機構（CERN）の大型イオン衝突型加速器実験ALICEで記録された温度は約5.5兆℃（5.5 × 10 12）ケルビンであるとNature PRで主張されている。[ 91 ]

クォーク・グルーオン・プラズマの形成は、重イオンと呼​​ばれる重い原子核の衝突における核子を構成するパートン（クォーク、グルーオン）間の強い相互作用の結果として生じる。そのため、この実験は相対論的重イオン衝突実験と呼ばれる。理論的および実験的研究によると、クォーク・グルーオン・プラズマの形成は、T ≈ 150–160 MeV（ハーゲドン温度）、エネルギー密度 ≈ 0.4–1 GeV / fm 3で起こることが示されている。当初は相転移が予想されていたが、現在の理論的解釈では、通常の物質がイオン化してイオン性プラズマと電子プラズマになる過程に似た相転移が提案されている。[ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 26 ]

クォーク・グルーオン・プラズマと脱閉じ込めの始まり

クォーク・グルーオン・プラズマの形成における中心的な課題は、脱閉じ込めの開始に関する研究である。QGPの形成に関する研究の当初から、原子核衝突においてエネルギー密度が達成できるかどうかが問題となっていた。これは、各核子がどれだけのエネルギーを失うかに依存する。影響力のある反応図は、ビョルケンによって提示されたスケーリング解であった。[ 96 ]このモデルは超高エネルギー衝突に適用される。CERN SPSとBNL RHICで行われた実験では、より複雑な状況が発生し、通常は3つの段階に分けられる。[ 97 ]

  • 衝突する核が完全に重なり合った時点で停止する一次パートン衝突および重粒子衝突。
  • QGP 火球内で生まれた粒子エネルギーの再分配と新しい粒子。
  • QGP 物質の火の玉は、ハドロン化する前に平衡状態になり、膨張します。

ますます多くの実験的証拠がQGP形成メカニズムの強さを示しており、これはLHCエネルギー規模の陽子-陽子衝突でも機能している。[ 24 ]

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本

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参照

参考文献

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