Кварк-глюонная плазма

КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА, гипотетическое состояние сильновзаимодействующей материи, характеризующееся отсутствием удержания цвета (конфайнмента). В этом состоянии цветные кварки и глюоны, пленённые адронами, освобождаются и могут распространяться как квазисвободные частицы по всему объёму кварк-глюонной плазмы - возникает «цветопроводимость» (аналогично электрической проводимости в обычной электрон-ионной плазме). По современным представлениям, это состояние образуется при высоких температурах и/или больших барионных плотностях равновесной адронной материи.

В естественных условиях кварк-глюонная плазма существовала, по-видимому, только в первые 10^-5 с после Большого взрыва. Не исключено, что она может присутствовать и в центре наиболее массивных нейтронных звёзд. Есть основания считать, что атомные ядра в своём составе, кроме протонов и нейтронов, содержат «капельки» кварк-глюонной плазмы, т. е. ядра рассматриваются как гетерофазные системы.

Возможность существования кварк-глюонной плазмы тесно связана со спонтанным нарушением симметрии физического вакуума в квантовой хромодинамике (КХД) и с асимптотической свободой - убыванием эффективного цветового заряда с уменьшением расстояния между цветными частицами, с ростом температуры и/или плотности. Однако строгое математическое доказательство существования фазового перехода и удержания цвета в КХД пока отсутствует. Значительные успехи на пути решения этих сложных проблем достигнуты в компьютерных расчётах на пространственной решётке (смотри Решёточные теории поля).

Для экспериментальных исследований кварк-глюонной плазмы предлагается создать необходимые условия для её образования в лаборатории путём соударения тяжёлых ядер высокой энергии. Оценки показывают, что образующаяся в области столкновения ядер система будет существовать достаточно долго, её энергия и сжатие могут обеспечить достижение фазы кварк-глюонной плазмы при использовании уже действующих ускорителей тяжёлых ионов. В качестве наиболее важных сигналов, дающих информацию о формировании кварк-глюонной плазмы, предполагается использовать процессы образования лептонных пар, эмиссии фотонов и аномально большое число рождений странных частиц.

Лит.: Шелест В. П., Зиновьев Г. М., Миранский В. А. Модели сильновзаимодействующих элементарных частиц. М., 1976. Т. 2; Горенштейн М. И. и др. Точно решаемая модель фазового перехода между адронной и кварк-глюонной материей // Теоретическая и математическая физика. 1982. Т. 52. № 3; Фейнберг Е. Л. Термодинамические файрболы // Успехи физических наук. 1983. Т. 139. № 1.