夸克-胶子等离子体

✍ dations ◷ 2025-08-14 12:43:30 #等离子体,奇特物质,物质状态,夸克

夸克-胶子等离子体(英语:quark-gluon plasma,简称QGP),俗称夸克汤(quark soup),是一种量子色动力学下的相态,所处环境为极高温与极高密度。据信这种状态存在于大爆炸宇宙诞生后的最初20或30微秒。欧洲核子研究中心(CERN)所属的超级质子同步加速器的实验首先尝试创造出QGP,时间大约是1980年代与1990年代,而且可能已达成部分的成就。目前,布鲁克哈芬国家实验室的相对论性重离子对撞机(英语:Relativistic Heavy Ion Collider,简称RHIC)的实验正接续这项工作。CERN的新型实验——大型离子对撞机实验和超环面仪器实验都已在大型强子对撞机(英语:Large Hadron Collider,简称LHC)展开。

夸克-胶子等离子体顾名思义含有夸克与胶子,如同普通(强子)物质。这两种QCD的相态不同处在于:普通物质里,夸克要不是与反夸克成双成对而构成介子,或与另两个夸克构成重子(例如质子与中子)。在QGP,相对地,这些介子与强子失去了身份,而成为更大一坨的夸克与胶子。在普通物质,夸克是呈现色约束的;在QGP,夸克则不受约束。

等离子体是一种物质,其中电荷因为其他移动的电荷存在而被屏蔽;换句话说,库仑定律需被修改来产生一项和距离相依的电荷。在QGP中则是夸克与胶子的色荷被屏蔽。QGP则成为普通浆体(等离子体)的类比。此外尚有些不相似之处,肇因于色荷是非阿贝尔群的(non-Abelian),而电荷是阿贝尔群的。

这个差异的一个结果为色荷太大以致于无法进行摄动计算,而摄动计算却是量子电动力学(Quantum electrodynamics,简称QED)的支柱。因此,探索QGP理论的主要理论工具是晶格规范场论(lattice gauge theory)以及AdS/CFT对应。大约为170MeV的转换温度(transition temperature)首先为晶格规范理论所预测。自此,晶格规范理论也被用来预测这类物质的其他性质。

QGP可以在一个170MeV的温度(能级)产生。此情况可以在实验室中以撞击两个大型原子核达到如此高的能量。在CERN——欧洲核子研究中心和BNL——布鲁克海文国家实验室利用金和铅的原子核进行以上的撞击实验。碰撞所生成的极高温的区间被称为“火球”。这个火球迅速地在自身压力之下膨胀并冷却下来。通过对此过程的仔细研究,实验学家们希望能检验理论预测。

量子色动力学(QCD)是标准模型理论的一部分,此理论和弱电相互作用和中微子有关。在现时,量子电动力学和弱电相互作用已经被测试和证实了。量子色动力学的微扰部分可检验到百分之几的精度,与此相对应的是,其非微扰的部分却几乎未被检验过。对于QGP的研究是对这个粒子物理的宏大理论的部分检验。

对于QGP的研究也是对于有限温度场子场论的一种检验。这种理论试图了解在极高温度下基本粒子的行为。这对于了解早期宇宙的演化(宇宙大爆炸后几百微秒的时间)非常重要。虽然看上去距离实际生活非常遥远,但是这对于研发新一代的宇宙探测器威尔金森微波各向异性探测器及其后继者是非常关键的研究。

2005年4月,夸克物质的成形已获试验性地证实,实验结果是由布鲁克哈芬国家实验室的相对论性重离子对撞机(RHIC)获得。四个RHIC研究小组都造出夸克-胶子液体,带有相当低的黏滞性。然而,与一般的假设相违背,QCD“浆体”尤其是接近于转换温度,究竟是该表现得像气体或者液体,从理论上则不得而知。

相关

  • 隔离检疫隔离检疫 是风险管理的一种设施。 当人类、动物、植物等,由一个地方进入另一个地方,为防带有传染病等,所以必须进行隔离检疫。本条目出自公有领域:Chisholm, Hugh (编). Quarant
  • 气体交换气体交换,是指生物把体内氧气和二氧化碳的交换过程。人体的细胞需要氧来进行呼吸作用,过程中产生二氧化碳,若二氧化碳累积在体内会对细胞造成伤害。为确保有充足的氧运到细胞,而
  • 脸颊脸颊(拉丁语:buccae)是指眼睛下部,鼻子周围到左右耳的表面部分。具体是指人类和哺乳动物面部皮肤直到下巴的部分,并且在眼睛和颧骨的下部内形成了口腔侧壁。在脊椎动物亚门中,脸颊
  • 春秋决狱春秋决狱是中国古代在审判案件时的一种断狱方式,司法官根据《春秋》的义理来判断案件如何定罪。春秋决狱从汉武帝时代开始,直至唐朝儒家思想和法学完全结合在一起,“礼法合一”
  • 脊柱前凸脊柱前凸(lordosis)为医学上的一个名词,用来形容脊柱向前过度弯曲。脊柱中的两个部分,分别为颈椎(cervical)和腰椎(lumbar),正常都有一定前凸的弯度,也就是说他们本来就有一定向前的凸
  • 锭剂片剂或锭剂(英语:Tablet)系指药物与辅料混合均匀后经制粒或不经制粒压制成的片状或异型片状制剂可供内服和外用,是目前临床应用最广泛的剂型之一。片剂由药物和辅料二部分组成,辅
  • 平壤爆击队《平壤爆击队》(又名平壤的最后一役)(韩国语:평양 폭격대/平壤爆擊隊*/?,英语:The Last Flight to Pyongyang/Last Battle in Pyeongyang)为1972年韩国战争电影,于1972年1月1日上映,片
  • 美国驻西贡大使馆美国驻南越大使馆(英语:Embassy of the United States, Saigon)是美国于1955年至1975年间设在南越(越南国及其后的越南共和国)首都西贡市(今胡志明市)的外交机构。由于驻越大使馆于
  • 二乙二酸-1,4-苯醌酯二乙二酸-1,4-苯醌酯也称为“二乙二酸四羟基-1,4-苯醌酯”、“二草酸四羟基-1,4-苯醌酯”或“二草酸四羟基对苯醌酯”等,是一种有机碳氧化物,其分子式为C10O10。每分子该化合
  • 四书章句集注《四书章句集注》是一部儒家理学名著,为南宋朱熹所著,是四书的重要的注本。其内容分为《大学章句》(1卷)、《中庸章句》(1卷)、《论语集注》(10卷)以及《孟子集注》(14卷)。朱熹首次将