Plasma de quarks-gluones
El plasma de quark-gluones (en anglés QGP, Quark–Gluon Plasma) és una fase de la cromodinámica quàntica (en anglés QCD, Quàntum chromodynamics) que es dona quan la temperatura i/o la densitat són molt altes. Es pensa que este estat consistix en quarks asintóticamente lliures i gluones, que són varis dels components bàsics de la matèria. Es creu que fins a uns pocs milisegons despuix del Big Bang, en la coneguda com época quark, l'univers es trobava en un estat de plasma cuark-gluon. Els experiments en el Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN varen tractar primer de crear QGP en els anys huitanta i noranta, i va poder haver segut parcialment conseguit.[2] Actualment, experiments en l'Accelerador relativiste de ions pesats (RHIC, Relativistic Heavy Ion Collider BTS) en el Laboratori Nacional de Brookhaven (Estats Units) continuen este esforç.[3] Tres nous experiments es porten a terme en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de el CERN, ALICE,[2] ATLAS i CMS, continuant en l'estudi de les propietats de el QGP.
El QGP conté quarks i gluones, com la matèria hadrónica normal. La diferència entre estos dos estats de la QCD és que en la matèria normal cada cuark o be s'emparella en un antiquark per a formar un posada o s'unix en atres dos quarks per a formar un barión (tal com el protón i el neutró). En el QGP, en canvi, estes posades i bariones perden les seues identitats i formen una massa molt més gran de quarks i gluones.[4] En la matèria normal els quarks estan confinats; els quarks de QGP estan deconfinados.
En la teoria del Big Bang, el plasma de quark-gluones omplia tot l'Univers ans que es creara la matèria tal i com la coneixem. Les teories que predien l'existència del plasma de quarks i gluones es varen desenrollar a finals de la década de 1970 i principis de la de 1980.[5] Els debats entorn a l'experimentació en ions pesats es varen succeir[6][7][8][9][10] i es varen presentar les primeres propostes d'experiments en el CERN[11][12][13][14][15][16] i BNL[17][18] en els anys següents. Plasma de quark-gluón[19][20] es va detectar per primera volta en el laboratori de el CERN en l'any 2000.[21][22][23]
Producció
[editar | editar còdic]El QGP pot ser creat calfant la matèria fins a una temperatura de 175 MeV (cridada temperatura de Hagedorn). Açò equival a una temperatura de més d'1.66×1012 K. Este procés es pot conseguir en el laboratori fent chocar dos núcleus grans en cantitats altes d'energia. Plom i or han segut utilisats per a fer açò en el CERN SPS i RHIC, respectivament. Els núcleus són accelerats a velocitats ultrarrelativistas i es fan chocar l'un contra l'atre quan es contrauen. En gran part es travessen l'u a l'atre, pero despuix del choc es crea un volum calent resultant cridat bola de fòc (fireball). Una volta creada, esta bola de fòc s'eixampla, per la seua pròpia pressió, i es gela en eixamplar-se. Per mig de l'estudi d'este fluix els experimentadores esperen poder provar la teoria.
Posició en l'esquema general de la física
[editar | editar còdic]La cromodinámica quàntica és una part de la teoria moderna de la física de partícules cridada el modele estàndar. Atres parts d'esta teoria tracten en el model electrodébil i els neutrinos. l'electrodinàmica quàntica ha segut provada i s'ha trobat correcta fins a unes poques parts en un trilló. El model electrodébil ha segut provat i s'ha trobat correcte fins a unes poques parts per miller. Els aspectes perturbativos de la QCD han segut provats a unes poques parts per centena. Per contrast, els aspectes no-perturbativos de la QCD han segut a penes provats. L'estudi de el QGP forma partix d'este esforç de consolidar la gran teoria de la física de partícules.
La QCD és una part de la moderna teoria de la física de partícules cridada Model estàndar. Atres parts d'esta teoria tracten de les interaccions electrodébiles i els neutrinos. La teoria de l'electrodinàmica ha segut provada i s'ha trobat correcta en unes poques parts entre mil millons. La teoria de les interaccions dèbils ha segut provada i és correcta en una proporció d'unes poques parts en mil. Les formes perturbativas de la QCD s'han provat en una precisió d'unes poques parts per cent.[24] Els models perturbativos assumixen canvis relativament menuts respecte a l'estat fonamental, és dir, temperatures i densitat relativament baixes, lo que simplifica els càlculs a costa de la generalitat. Pel contrari, les formes no-perturbativas de QCD a penes s'han provat. L'estudi de el QGP, que té tant una temperatura com una densitat elevades, forma part d'este esforç per consolidar la gran teoria de la física de partícules.
L'estudi de la QGP és també un camp de proves per a la Teoria de camps a temperatura infinita, una branca de la física teòrica que tracta de comprendre la física de partícules en condicions d'alta temperatura. Estos estudis són importants per a comprendre l'evolució primerenca del nostre univers: els primers cent microsegons aproximadament. És crucial per als objectius físics d'una nova generació d'observacions de l'univers (WMAP i les seues successores). També és rellevant per a la Teories de la gran unificació que pretén unificar les tres forces fonamentals de la naturalea (excloent la gravetat).
Raons per a estudiar la formació del plasma de quark-gluones
[editar | editar còdic]El model generalment acceptat de la formació del Univers afirma que va ocórrer com a resultat del Big Bang. En este model, en l'interval de temps de 10-10-10-6 s despuix del Big Bang, la matèria existia en forma de plasma de quark-gluones. És possible reproduir la densitat i la temperatura de la matèria existent d'aquella época en condicions de laboratori per a estudiar les característiques de l'Univers molt primitiu. Fins ara, l'única possibilitat és la colisió de dos núcleus atòmics pesats accelerats a energies de més de cent GeV. Utilisant el resultat d'una colisió frontal en un volum aproximadament igual al volum del núcleu atòmic, és possible modelizar la densitat i la temperatura que existien en els primers instants de la vida de l'Univers.
Relació en el plasma normal
[editar | editar còdic]Un plasma és matèria en la que les càrregues estan apantalladas per la presència d'atres càrregues mòvils. Per eixemple: La Llei de Coulomb és suprimida pel apantallamiento per a produir una càrrega depenent de la distància, , és dir, la carrega Q es reduïx exponencialment en la distància dividida per una llongitut de apantallamiento α. En un QGP, la càrrega de color dels quarks i gluones està apantallada. El QGP té atres analogia en un plasma normal. També hi ha disimilitudes perque la càrrega de color és grup no abeliano, mentres que la càrrega elèctrica és abeliana. Fòra d'un volum finito de QGP el camp color-elèctric no està apantallado, de modo que un volum de QGP deu seguir sent de color neutre. Per lo tant, de la mateixa manera que un núcleu, tindrà una càrrega elèctrica sancera.
Per les energies extremadament altes involucrades, els pares quark-antiquark es produïxen per producció de parells i per lo tant QGP és una mescla aproximadament igual de quarks i antiquarks de varis sabors, en només un llauger excés de quarks. Esta propietat no és una característica general dels plasmes convencionals, que poden estar massa fredor per a la producció de parells (vore, no obstant, supernova d'inestabilitat de parells).
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- ↑ 2,0 2,1 «Alice Experiment: The ALICE Portal». web.archive.org. Archivat des d'el original, el 13 de febrer de 2006. Consultat el 2022-12-21.
- ↑ «Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC)». www.bnl.gov. Consultat el 2022-12-21.
- ↑ «Infocenter ILGTI: Indian Lattice Gauge Theory Initiative». web.archive.org. Archivat des d'el original, el 12 de febrer de 2005. Consultat el 2022-12-21.
- ↑ Satz, H.. Mecànica estadística de quarks i hadrones: Actes d'un simpòsium internacional celebrat en l'Universitat de Bielefeld, F.R.G., 24-31 d'agost de 1980 (en en), North-Holland. ISBN 978-0-444-86227-3.
- ↑ Cocconi, G.. Desenrolls en el CERN (en és), pp. 78.
- ↑ Webb, C.. Primer taller sobre colisions nuclears ultrarrelativistas, LBL, 21-24 de maig de 1979 (in (en)).
- ↑ (1980) aneu=fPMWAQAAMAAJ Interaccions nuclears d'alta energia i propietats de la matèria nuclear densa: actes del Seminari de Hakone (Japan-U.S. Joint Seminar) celebrat en Hakone, del 7 a l'11 de juliol de 1980 (en en), Tòquio: Hayashi-Kobo.
- ↑ Darmstadt), Workshop on Future Relativistic Heavy Ion Experiments (1980 (1981). Proceedings: GSI Darmstadt, 7-10 d'octubre de 1980 (en en), GSI.
- ↑ (1981) 5º Estudi de Ions Pesats d'Alta Energia, 18-22 de maig de 1981: actes (en en), Lawrence Berkeley Laboratory, University of Califòrnia..
- ↑ cern.ch/record/679458 Carta d'intencions: estudi de la producció de partícules i la fragmentació del blanc en reaccions centrals de Ne sobre Pb a 12 GeV per nucleón d'energia del fes extern PS de el CERN.
- ↑ (1982) Estudi de reaccions relativistes núcleu-núcleu induïdes per fas de O de 9-13 GeV per nucleón en el PS de el CERN, Ginebra: CERN.
- ↑ Middelkoop, Willem Cornelis (1982). Observacions sobre el possible us de el SPS para fas de 0 ions, CERN. Ginebra. SPS Experiments Committee, Ginebra: CERN.
- ↑ (1983) Proposta a el SPSC: us de l'instalació para colisiones p-, -, i 0-urani (CERN-SPSC-83-54), Ginebra: CERN.
- ↑ Albrow, M. G. (1983). Experiments en fas i blancs nuclears (vol. 2), Ginebra: CERN, pp. 462-476. doi:10.5170/CERN-1983-002-V-2.462.
- ↑ Quercigh, E. (2012). “[http://www.actaphys.uj.edu.pl/vol43/abs/v43p0771 Quatre experiments de ions pesats en el CERN-SPS: Un viage pel carril de la memòria]” (en). Acta Physica Polonica B 43 (4): 771. doi:. ISSN 0587-4254.
- ↑ “Informe del grup de treball per a la física relativista de ions pesats” (en) (1984). Nuclear Physics A 418: 657-668. doi:. Bibcode: ..657. 1984NuPhA.418 ..657..
- ↑ Laboratory, Brookhaven National (1983). Proposal for a 15A-GeV Heavy Ion Facility at Brookhaven (en en), Brookhaven National Laboratory.
- ↑ (2003) Plasma de quark-gluón: fonaments teòrics, Ámsterdam: North-Holland. ISBN 978-0-444-51110-2.
- ↑ “Formació de matèria de quarks i colisions de ions pesats” (en) (1982). Physics Reports 88 (5): 321-413. doi:.
- ↑ 21,0 21,1 Rafelski, Johann (2015). “Fonent hadrones, hervir quarks” (és). The European Physical Journal A 51 (9): 114. doi:. ISSN 1434-6001. Bibcode: 2015EPJA...51..114R.
- ↑ Plantilla:Cite arXiv
- ↑ Glanz, James (10 de febrer 2000). Físics de partícules cada volta més prop de l'esclat que ho va escomençar tot (in (és-ES)), The New York Claves.
- ↑ “Review of Particle Physics” (en) (2018). Physical Review D 98 (3): 1-708. doi:. ISSN 2470-0010. PMID 10020536. Bibcode: 2018PhRvD..98c0001T.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Plasma de quarks-gluones» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.