Кварк-глюонная плазма

Кварк-глюо́нная пла́зма (КГП^[2], ква́рковый суп^[3], хромопла́зма^[4]) — агрегатное состояние^[5] вещества в физике высоких энергий и элементарных частиц, при котором адронное вещество переходит в состояние, аналогичное состоянию, в котором находятся электроны и ионы в обычной плазме^[2][4]. Ему предшествует состояние глазмы^[6] (глазма термализуется, то есть разрушается, порождая множество хаотично движущихся кварков, антикварков и глюонов — кварк-глюонную плазму^[7]), а последует адронный газ^[8]. Состоит из кварков, антикварков и глюонов^[9].

Внешние изображения
	Фазовая диаграмма[10]

Обычно вещество в адронах находится в так называемом бесцветном («белом») состоянии^[2]. То есть, кварки различных цветов компенсируют друг друга. Аналогичное состояние есть и у обычного вещества — когда все атомы электрически нейтральны, то есть, положительные заряды в них компенсированы отрицательными. При высоких температурах может происходить ионизация атомов, при этом заряды разделяются, и вещество становится, как говорят, «квазинейтральным». То есть, нейтральным остаётся всё облако вещества в целом, а отдельные его частицы нейтральными быть перестают. Точно так же, по-видимому, может происходить и с адронным веществом — при очень высоких энергиях цвет выходит на свободу^[11] и делает вещество «квазибесцветным»^[2], при этом восстановлена хиральная симметрия^[12].

Предположительно вещество Вселенной находилось в состоянии кварк-глюонной плазмы в первые мгновения (около 10⁻¹¹ с^[13]) после Большого взрыва^[14]. Также есть мнение, что именно свойства кварк-глюонной плазмы привели к барионной асимметрии Вселенной^[2]. Сейчас кварк-глюонная плазма может на десятки йоктосекунд^[15] образовываться при соударениях частиц очень высоких энергий. Время существования кварк-глюонной плазмы — миллиардные доли секунды^[11]. Температура КХД фазового перехода около 150 МэВ. Для релятивистской жидкости подобной КГП, которая не сохраняет число частиц, соответствующая мера плотности — это плотность энтропии s^[6]. Но по результатам некоторых исследований в центре нейтронных звёзд есть кварк-глюонная плазма^[13][16]. Есть гипотеза, что атомные ядра в своём составе, кроме протонов и нейтронов, содержат «капельки» КГП, то есть ядра рассматриваются как гетерофазные системы^[17].

Мезоны, погружённые в горячую кварк-глюонную плазму, плавятся^[18].

Раньше она рассматривалась как газ^[11], ныне (с 2005 года^[19]) считается жидкостью^[2][13], почти идеальной и сильно непрозрачной^[6]. До своего экспериментального обнаружения хромоплазма была физической гипотезой^[4]. Изучение кварк-глюонной плазмы может помочь в познании истории Вселенной^[2].

Теоретическое изучение в СССР началось с начала 1980-х годов^[20]. Лаборатория физики сверхвысоких энергий НИИ физики им. Фока физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета участвует в работе проекта ALICE Большого адронного коллайдера над КГП.^[21].

Кварк-глюонная плазма была получена экспериментально на ускорителе RHIC Брукхейвенской национальной лаборатории США в 2005 году. В феврале 2010 года там же была получена температура плазмы в 4 триллиона градусов^[22].

На ускорителях КГП образуется в результате сильного взаимодействия между партонами (кварками и глюонами) нуклонов ускоренных частиц^[9]. Но может ли она рождаться в протон-протонных столкновениях, неизвестно^[23].

Максимальную температуру — свыше 10 триллионов градусов, получили в ноябре 2010 года на БАК^[24].

В октябре 2017 года на Большом адронном коллайдере впервые сталкивались ядра ксенона для её исследования: определение критической энергии, необходимой для её образования^[25].

17 августа 2024 года стало известно, что были определены свойства плотной кварковой материи при слиянии нейтронных звезд. Установлено, что объемная вязкость кварковой материи достигает своего максимума при значительно более низких температурах, чем в ядерной материи^[26][27].

26 августа 2024 года стало известно, что на Большом адронном коллайдере столкновение фотонов с ионами свинца образовало мельчайшие капли кварк-глюонной плазмы, ведущей себя как идеальная жидкость^[28][29]

Строящийся в России коллайдер NICA имеет исследование КГП одной из целей^[30].

• Кварковая звезда
• Кварковая новая

• И. М. Дремин, А. В. Леонидов. Кварк-глюонная среда (рус.) // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 2010. — Т. 180. — С. 1167—1196.
• The Large Hadron Collider: Harvest of Run 1 с. 4, 65, 356—357, 359, 361, 412, 419, 518  (неопр.). Архивировано 17 октября 2017 года. Опубликована монография по результатам LHC Run 1  (неопр.). Архивировано из оригинала 21 июня 2015 года.
• Jean Letessier, Johann Rafelski, T. Ericson, P. Y. Landshoff. Hadrons and Quark-Gluon Plasma. — Cambridge University Press, 2002. — 415 p. — ISBN 9780511037276.

• The Relativistic Heavy Ion Collider  (неопр.). Архивировано 3 марта 2016 года. at Brookhaven National Laboratory  (неопр.). Архивировано 13 июня 2006 года.
• The Alice Experiment  (неопр.). Архивировано 2 июня 2011 года. at CERN  (неопр.). Архивировано 26 июля 2007 года.
• The Indian Lattice Gauge Theory Initiative  (неопр.). Архивировано 8 марта 2005 года.
• RHIC Videos Science Friday Explains «How to Make Quark Soup» (англ.). Архивировано 26 февраля 2015 года.
• Плавление атомных ядер происходит в два этапа?  (неопр.) Архивировано 21 января 2015 года.
• Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме  (неопр.). Архивировано 20 августа 2013 года.
• КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА — НОВОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА  (неопр.). Архивировано 24 июня 2021 года.
• Коллективные эффекты в столкновениях ультрарелятивистских ядер  (неопр.). Архивировано 11 июня 2017 года.
• «СПЕКТРЫ И КОРРЕЛЯЦИИ π⁰-МЕЗОНОВ, РОЖДЕННЫХ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ²⁰⁸Pb−²⁰⁸Pb ПРИ ЭНЕРГИИ 2,76 ТэВ НА ПАРУ НУКЛОНОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ALICE», диссертация на соискание степени кандидата физ.-мат. наук Блау Д. С., 2015 г.  (неопр.) Архивировано из оригинала 6 апреля 2017 года.
• На Большом адронном коллайдере, возможно, получен новый тип материи  (неопр.). Архивировано 5 мая 2014 года.
• На БАК получено вещество, существовавшее через 0,00000000001 сек после Большого взрыва  (неопр.). Архивировано 10 августа 2017 года.
• Ученые создали новую материю  (неопр.). Архивировано 6 июня 2014 года.
• Коллайдер NICA Наука  (неопр.). Архивировано 24 июня 2021 года.
• Диагностика кварк-глюонной плазмы с помощью жестких кхд-процессов в ультрарелятивистских соударениях ядер
• Rice physicist will search for «quark-gluon plasma» at the LHC (англ.). Архивировано 15 мая 2021 года.
• What shines brighter, Glasma or Quark-Gluon Plasma?  (неопр.) Архивировано 24 июня 2021 года.