Кварк-глюонная плазма
_{Quark gluon plasma}

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 ψ-мезонов, увеличение выхода фотонов и лептон-антилептонных пар.