Странность и кварк-глюонная плазма

Субатомная подпись

В ядерной физике высоких энергий образование странностей в столкновениях релятивистских тяжелых ионов является признаком и диагностическим инструментом формирования и свойств кварк-глюонной плазмы (КГП). ^[1] В отличие от верхних и нижних кварков , из которых состоит повседневная материя, более тяжелые ароматы кварков, такие как странный и очаровательный , обычно приближаются к химическому равновесию в процессе динамической эволюции. КГП (также известная как кварковая материя ) представляет собой взаимодействующую локализованную совокупность кварков и глюонов , находящихся в тепловом (кинетическом) и не обязательно химическом (по содержанию) равновесии. Слово «плазма» сигнализирует о том, что цветные заряженные частицы (кварки и/или глюоны) способны двигаться в объеме, занимаемом плазмой. Множество странных кварков образуется в процессах парного рождения при столкновениях компонентов плазмы, создавая химическое равновесие содержания. Доминирующий механизм образования включает глюоны, присутствующие только тогда, когда материя превратилась в кварк-глюонную плазму. Когда кварк-глюонная плазма в процессе распада распадается на адроны , высокая доступность странных антикварков помогает производить антивещество, содержащее множество странных кварков, что в противном случае образуется редко. Аналогичные соображения в настоящее время принимаются в отношении более тяжелого аромата очарования , который возникает в начале процесса столкновения в первых взаимодействиях и широко распространен только в высокоэнергетической среде Большого адронного коллайдера ЦЕРН .

Кварк-глюонная плазма в ранней Вселенной и в лаборатории

Столкновение двух высокоэнергетических ядер создает чрезвычайно плотную среду, в которой кварки и глюоны могут в течение коротких мгновений взаимодействовать как свободные частицы. Столкновения происходили на таких экстремальных скоростях, что ядра «сжимались» из-за лоренцевского сокращения .

Свободные кварки, вероятно, существовали в экстремальных условиях очень ранней Вселенной примерно до 30 микросекунд после Большого взрыва ^[2] в очень горячем газе свободных кварков, антикварков и глюонов. Этот газ называется кварк-глюонной плазмой (КГП), поскольку заряд взаимодействия кварков ( цветной заряд ) подвижен, а кварки и глюоны движутся вокруг. Это возможно, потому что при высокой температуре ранняя Вселенная находится в другом состоянии вакуума , в котором обычная материя не может существовать, но могут существовать кварки и глюоны; они деконфайнментированы (способны существовать независимо как отдельные несвязанные частицы). Чтобы воссоздать эту деконфузированную фазу материи в лаборатории, необходимо превысить минимальную температуру или ее эквивалент — минимальную плотность энергии . Ученые достигают этого, используя столкновения частиц на чрезвычайно высоких скоростях, когда энергия, выделяемая при столкновении, может поднять энергию субатомных частиц до чрезвычайно высокого уровня, достаточного для того, чтобы на короткое время образовалось небольшое количество кварк-глюонной плазмы, которую можно изучить в лабораторные эксперименты в течение немногим более времени, необходимого свету для пересечения огненного шара КГП, то есть около 10–22 ^с . По прошествии этого короткого времени горячая капля кварковой плазмы испаряется в процессе, называемом адронизацией . Это так, поскольку практически все компоненты КГП вытекают с релятивистской скоростью. Таким образом можно изучать условия, подобные тем, что были в ранней Вселенной в возрасте 10–40 микросекунд.

Об открытии этого нового состояния вещества КГП было объявлено как в ЦЕРН ^[3], так и в Брукхейвенской национальной лаборатории (БНЛ). ^[4] Подготовительные работы, позволяющие осуществить эти открытия, проводились в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) на Бевалаке . ^[5] Новые экспериментальные установки: FAIR в Центре исследований тяжелых ионов имени Гельмгольца (GSI) GSI и NICA в ОИЯИ находятся в стадии строительства. Странность как признак КГП была впервые исследована в 1983 году. ^[6] В настоящее время собираются всесторонние экспериментальные данные о ее свойствах. Недавняя работа коллаборации ALICE ^[7] в ЦЕРНе открыла новый путь к изучению КГП и образования странностей в pp-столкновениях очень высоких энергий.

Странности в кварк-глюонной плазме

Диагностику и изучение свойств кварк-глюонной плазмы можно провести, используя кварки, которых нет в видимой вокруг нас материи. Экспериментальные и теоретические работы основаны на идее усиления странности. Это была первая наблюдаемая кварк-глюонная плазма, предложенная в 1980 году Иоганном Рафельски и Рольфом Хагедорном . ^[8] В отличие от верхних и нижних кварков, странные кварки не вступают в реакцию сталкивающихся ядер. Следовательно, любые странные кварки или антикварки, наблюдаемые в экспериментах, были «свеже» созданы из кинетической энергии сталкивающихся ядер, а катализатором были глюоны. ^[9] Удобно, что масса странных кварков и антикварков эквивалентна температуре или энергии, при которой протоны, нейтроны и другие адроны растворяются в кварки. Это означает, что обилие странных кварков чувствительно к условиям, структуре и динамике фазы деконфайнмента, и если их число велико, можно предположить, что условия деконфайнмента достигнуты. Еще более сильным признаком повышения странности является резко возросшее образование странных антибарионов. ^{[10] [11]} Ранний всесторонний обзор странности как признака КГП был представлен Кохом, Мюллером и Рафельски ^[12] , который был недавно обновлен. ^[13] Обилие образующихся странных антибарионов, и в частности анти-омега , позволило отличить полностью деконфицированный большой домен КГП ^[14] от моделей переходных коллективных кварков, таких как модель цветной веревки, предложенная Биро, Нильсеном и Ноллом. ^[15] Относительное обилие ответов ^[16] решает вопросы, поднятые канонической моделью повышения странности. ^[17] ${\displaystyle {\bar {\Omega }}({\bar {s}}{\bar {s}}{\bar {s}})}$ ${\displaystyle \phi (s{\bar {s}})/{\bar {\Xi }}({\bar {q}}{\bar {s}}{\bar {s}})}$

Равновесие странностей в кварк-глюонной плазме.

Нельзя предполагать, что при всех условиях выход странных кварков находится в тепловом равновесии. В общем, состав кваркового аромата плазмы меняется в течение ее сверхкороткого времени жизни, поскольку внутри готовятся новые ароматы кварков, такие как странность. Верхние и нижние кварки, из которых состоит нормальная материя, легко образуются в виде пар кварк-антикварк в горячем огненном шаре, поскольку они имеют малую массу. С другой стороны, следующий легчайший аромат кварков — странные кварки — достигнет своего высокого термического содержания в кварк-глюонной плазме при условии, что будет достаточно времени и температура будет достаточно высокой. ^[13] Эта работа разработала кинетическую теорию образования странности, предложенную Т. Биро и Дж. Зиманьи, которые продемонстрировали, что странные кварки не могут быть произведены достаточно быстро в одиночку за счет кварк-антикварковых реакций. ^[18] Был предложен новый механизм, работающий только в QGP.

Слияние глюонов в странности

Диаграммы Фейнмана для низшего порядка в процессах образования константы странности сильной связи: глюонный синтез (вверху) доминирует над образованием легких кварков. ${\displaystyle \alpha _{s}}$

Уравновешивание выхода странностей в КГП возможно только благодаря новому процессу, глюонному слиянию, как показали Рафельски и Мюллер . ^[9] В верхней части диаграммы Фейнмана показаны новые процессы слияния глюонов: глюоны представляют собой волнистые линии; странные кварки — сплошные линии; время течет слева направо. Нижний раздел представляет собой процесс, в котором пара более тяжелых кварков возникает из пары более легких кварков, показанных пунктирными линиями. Процесс глюонного синтеза происходит почти в десять раз быстрее, чем процесс странности, основанный на кварках, и позволяет достичь высокого теплового выхода, которого не удалось бы достичь в процессе, основанном на кварках, во время «микровзрыва». ^[19]

Отношение вновь образовавшихся пар к нормализованным парам легких кварков — коэффициент Вроблевского ^[20] — считается мерой эффективности образования странностей. Это соотношение увеличивается более чем вдвое при столкновениях тяжелых ионов ^[21] , обеспечивая независимое от модели подтверждение нового механизма возникновения странностей, действующего в столкновениях, приводящих к образованию КГП. ${\displaystyle {\bar {s}}s}$ ${\displaystyle {\bar {u}}u+{\bar {d}}d/2}$

Что касается очарования и нижнего вкуса : ^{[22] [23]} глюонные столкновения здесь происходят в фазе тепловой материи и, таким образом, отличаются от высокоэнергетических процессов, которые могут возникнуть на ранних стадиях столкновений, когда ядра сталкиваются друг с другом. Там преимущественно образуются более тяжелые, шармовые и нижние кварки. Изучение релятивистских ядерных (тяжелых ионов) столкновений очарованных, а вскоре и нижних адронных частиц, помимо странности, обеспечит дополнительное и важное подтверждение механизмов образования, эволюции и адронизации кварк-глюонной плазмы в лаборатории. ^[7]

Странность (и очарование) адронизации

Иллюстрация двухэтапного процесса рождения странных антибарионов, ключевого признака КГП: странность возникает внутри огненного шара, а затем в независимом процессе при адронизации несколько (анти)странных кварков образуют (анти)барионы. Производство тройных странностей является на сегодняшний день самым сильным свидетельством формирования QGP. ${\displaystyle \Omega }$ ${\displaystyle {\bar {\Omega }}}$

Эти вновь приготовленные странные кварки превращаются во множество различных конечных частиц, которые возникают при распаде горячего кварк-глюонного плазменного огненного шара (см. схему различных процессов на рисунке). Учитывая готовый запас антикварков в «огненном шаре», можно также обнаружить множество частиц антивещества, содержащих более одного странного кварка. С другой стороны, в системе, включающей каскад нуклон-нуклонных столкновений, многостранная антиматерия образуется реже, учитывая, что в одном и том же процессе столкновения должно произойти несколько относительно маловероятных событий. По этой причине можно ожидать, что выход многостранных частиц антивещества, образующихся в присутствии кварковой материи, будет увеличен по сравнению с обычными сериями реакций. ^{[24] [25]} Странные кварки также связываются с более тяжелыми очарованными и нижними кварками, которые также любят связываться друг с другом. Таким образом, в присутствии большого числа этих кварков могут быть созданы весьма необычно многочисленные экзотические частицы; некоторые из которых никогда раньше не наблюдались. Так должно быть и в предстоящем исследовании на новом Большом адронном коллайдере в ЦЕРН частиц, компонентами которых являются очаровательные и странные кварки и даже нижние кварки. ^[26]

Странный адронный распад и наблюдение

Универсальность поперечных масс-спектров странных барионов и антибарионов, измеренная коллаборацией CERN-WA97. ^[27] Столкновения при энергии 158 А ГэВ. Эти результаты показывают, что все эти частицы производятся во взрывном адронизирующем огненном шаре (КГП) и не подвергаются дальнейшему взаимодействию после образования. Таким образом, этот ключевой результат показывает формирование нового состояния материи, о котором было объявлено в ЦЕРНе в феврале 2000 года.

Странные кварки по своей природе радиоактивны и распадаются в результате слабых взаимодействий на более легкие кварки за время, чрезвычайно длительное по сравнению со временем ядерных столкновений. Это позволяет сравнительно легко обнаружить странные частицы по следам, оставленным продуктами их распада. Рассмотрим в качестве примера распад отрицательно заряженного бариона (зеленый на рисунке, dss) в отрицательный пион ( ${\displaystyle \Xi }$
ты
г) и нейтральный (удс) барион . Впоследствии распадается на протон и еще один отрицательный пион. В общем, это признак распада . Хотя отрицательный (sss) барион имеет аналогичную топологию распада в конечном состоянии, его можно четко отличить от бариона, поскольку продукты его распада различны. ${\displaystyle \Lambda }$ ${\displaystyle \Lambda }$ ${\displaystyle \Xi }$ ${\displaystyle \Omega }$ ${\displaystyle \Xi }$

Измерение обильного образования (uss/dss), (sss) и особенно их античастиц является важным краеугольным камнем утверждения о том, что образовалась кварк-глюонная плазма. ^[27] Это обильное образование часто представляют в сравнении с масштабированным ожиданием обычных протон-протонных столкновений; однако такое сравнение не является необходимым шагом ввиду больших абсолютных показателей доходности, которые не соответствуют ожиданиям традиционных моделей. ^[12] Общий выход странностей также больше, чем ожидалось, если была достигнута новая форма материи. Однако, учитывая, что легкие кварки также образуются в процессах глюонного синтеза, можно ожидать увеличения производства всех адронов. Изучение относительных выходов странных и нестранных частиц дает информацию о конкуренции этих процессов и, следовательно, о механизме реакции образования частиц. ${\displaystyle \Xi }$ ${\displaystyle \Omega }$

Систематика создания странной материи и антиматерии

Увеличение выхода антибарионов увеличивается с увеличением количества вновь созданных кварков (s, anti-s, anti-q) и размера сталкивающейся системы, представленной количеством нуклонов, «поврежденных = раненых» при столкновении релятивистских тяжелых ионов. Результаты SPS, RHIC и ALICE показаны как функция масштабированных участвующих нуклонов — это представляет собой остаточное улучшение после удаления масштабирования с учетом количества участников.

Работа Коха, Мюллера и Рафельски ^[12] предсказывает, что в процессе адронизации кварк-глюонной плазмы усиление для каждого вида частиц увеличивается с увеличением содержания странности в частице. Усиления для частиц, несущих один, два и три странных или антистранных кварка, были измерены, и этот эффект был продемонстрирован экспериментом CERN WA97 ^[28] одновременно с объявлением CERN в 2000 году ^[29] о возможном образовании кварк-глюонной плазмы в ее эксперименты. ^[30] Эти результаты были разработаны последующей коллаборацией NA57 ^[31] , как показано в улучшении антибарионной фигуры. Постепенное увеличение усиления в зависимости от переменной, представляющей количество ядерной материи, участвующей в столкновениях, и, следовательно, в зависимости от геометрической центральности ядерного столкновения, сильно отдает предпочтение источнику кварк-глюонной плазмы по сравнению с реакциями нормальной материи.

Аналогичное улучшение было получено в ходе эксперимента STAR в RHIC . ^[32] Здесь рассматриваются результаты, полученные при двух сталкивающихся системах при энергии 100 А ГэВ в каждом пучке: красным — более тяжелые столкновения золота с золотом, а синим — меньшие столкновения меди с медью. Энергия в RHIC в 11 раз больше в системе отсчета CM по сравнению с более ранними работами в ЦЕРНе. Важным результатом является то, что усиление, наблюдаемое с помощью STAR, также увеличивается с увеличением числа участвующих нуклонов. Мы также отмечаем, что для наиболее второстепенных событий при наименьшем количестве участников медные и золотые системы демонстрируют при одинаковом количестве участников такое же улучшение, как и ожидалось.

Еще одна примечательная особенность этих результатов, сравнивающих ЦЕРН и STAR, заключается в том, что увеличение имеет одинаковую величину для совершенно разных энергий столкновения, доступных в реакции. Эта почти энергетическая независимость усиления также согласуется с подходом кварк-глюонной плазмы относительно механизма образования этих частиц и подтверждает, что кварк-глюонная плазма создается в широком диапазоне энергий столкновений, весьма вероятно, как только будет достигнут минимальный энергетический порог. превысило.

АЛИСА: Разрешение остающихся вопросов о странности как признаке кварк-глюонной плазмы

Результаты LHC-ALICE получены в трех различных системах столкновений при максимально доступной энергии в зависимости от множественности произведенных заряженных адронов. ^{[33] [34] [35]} ${\displaystyle ({\bar {\Xi }}+\Xi /\phi )}$

Отношение к пиону интегрированных выходов для и . Сообщается об эволюции с множественностью на средней скорости для нескольких систем и энергий, включая pp при ТэВ, p-Pb при ТэВ, а также предварительные результаты ALICE для pp при ТэВ, Xe-Xe при ТэВ и Pb-Pb при ТэВ. ТэВ включены для сравнения. Столбики ошибок показывают статистическую неопределенность, тогда как пустые клетки показывают общую систематическую неопределенность. ^[36] ${\displaystyle p,K_{s}^{0},\Lambda ,\phi ,\Xi }$ ${\displaystyle \Omega }$ ${\displaystyle \operatorname {d} \!N_{ch}/\operatorname {d} \!\eta _{<0.5}}$ ${\displaystyle {\sqrt {s}}=7}$ ${\displaystyle {\sqrt {s_{\operatorname {N} \!\operatorname {N} \!}}}=5.02}$ ${\displaystyle {\sqrt {s}}=13}$ ${\displaystyle {\sqrt {s_{\operatorname {N} \!\operatorname {N} \!}}}=5.44}$ ${\displaystyle {\sqrt {s_{\operatorname {N} \!\operatorname {N} \!}}}=5.02}$

Очень высокая точность спектров (странных) частиц и большой охват поперечного импульса, о которых сообщает коллаборация ALICE на Большом адронном коллайдере (LHC), позволяют углубленно исследовать сохраняющиеся проблемы, которые всегда сопровождают новую физику, и в данном случае, в частности, вопросы, связанные с странная подпись. Среди наиболее обсуждаемых проблем был вопрос, увеличивается ли количество образующихся частиц или подавляется базовый уровень сравнения. Подавление ожидается, когда отсутствующее в противном случае квантовое число, такое как странность, возникает редко. Эта ситуация была признана Хагедорном в его раннем анализе образования частиц ^[37] и решена Рафельским и Даносом. ^[38] В этой работе было показано, что даже если родиться всего несколько новых пар странных частиц, эффект исчезает. Однако этот вопрос был возобновлен Hamieh et al. ^[17] , которые утверждали, что, возможно, небольшие части томов в QGP имеют значение. Этот аргумент можно разрешить, исследуя конкретные чувствительные экспериментальные признаки, например, соотношение двойных странных частиц разных типов, такой выход ( ) по сравнению с ( ). Эксперимент ALICE получил это соотношение для нескольких систем столкновений в широком диапазоне объемов адронизации , описываемых общей множественностью образующихся частиц. Результаты показывают, что это соотношение принимает ожидаемое значение для большого диапазона объемов (два порядка). При небольшом объеме или множественности частиц кривая показывает ожидаемое уменьшение: ( ) должно быть меньше по сравнению с ( ), поскольку количество образующихся странных пар уменьшается, и, следовательно, легче сделать ( ) по сравнению с ( ), для которого требуется минимум две пары. быть сделано. Однако мы также видим рост при очень большом объеме — это эффект на уровне одного-двух стандартных отклонений. Подобные результаты уже были признаны ранее Petran et al. ^[16] ${\displaystyle ssq}$ ${\displaystyle \Xi }$ ${\displaystyle {\bar {s}}s}$ ${\displaystyle \phi }$ ${\displaystyle ssq}$ ${\displaystyle \Xi }$ ${\displaystyle {\bar {s}}s}$ ${\displaystyle \phi }$ ${\displaystyle {\bar {s}}s}$ ${\displaystyle \phi }$ ${\displaystyle ssq}$ ${\displaystyle \Xi }$

Другим высоко оцененным результатом ALICE ^[7] является наблюдение такого же усиления странности не только в AA (ядро-ядро), но также в pA-(протон-ядро) и pp-столкновениях (протон-протон), когда выходы образования частиц представлены как функция множественности, которая, как отмечалось, соответствует доступному объему адронизации. Результаты ALICE демонстрируют плавную объемную зависимость общего выхода всех изученных частиц от объема, дополнительное «каноническое» подавление отсутствует. ^[17] Это так, поскольку выход странных пар в QGP достаточно высок и хорошо отслеживает ожидаемое увеличение численности по мере увеличения объема и продолжительности жизни QGP. Это увеличение несовместимо с гипотезой о том, что для всех объемов реакции QGP всегда находится в химическом (выходе) равновесии странности. Вместо этого это подтверждает теоретическую кинетическую модель, предложенную Рафельским и Мюллером . ^[9] Не все ожидали появления QGP в pp-столкновениях, но это не должно быть сюрпризом. Начало деконфайнмента, естественно, является функцией как энергии, так и размера системы столкновений. Тот факт, что при экстремальных энергиях БАКа мы пересекаем эту границу и в экспериментах с мельчайшими элементарными столкновительными системами, такими как pp, подтверждает неожиданную силу процессов, приводящих к образованию КГП. Начало деконфайнмента в pp и других «малых» системных коллизиях остается активной темой исследований.

Помимо странности, большим преимуществом, предлагаемым энергетическим диапазоном БАКа, является обильное производство очарования и нижнего вкуса . ^[22] Когда образуется КГП, эти кварки окружены высокой плотностью присутствующих странностей. Это должно привести к обильному производству экзотических тяжелых частиц, например
Д
_с. Вероятно появление и других частиц с тяжелым ароматом, некоторые из которых в настоящее время даже не обнаружены. ^{[39] [40]}

Столкновения S–S и SW–W в SPS-CERN с энергией снаряда 200 ГэВ на нуклон на неподвижной мишени

Иллюстрация самоанализирующегося распада странного адрона: двойной странный распад с образованием a и невидимый , который распадается с образованием характерной V-сигнатуры ( и p). Эта фигура создана на основе реальной фотографии, сделанной в эксперименте NA35 CERN. Более подробная информация на стр. 28 в Летессье и Рафельски. ^[2] ${\displaystyle \Xi ^{-}}$ ${\displaystyle \pi ^{-}}$ ${\displaystyle \Lambda }$ ${\displaystyle \pi ^{-}}$

Количественное сравнение урожайности, созданной в S – S, с урожайностью в увеличенном масштабе p – p (квадратики) столкновения в зависимости от скорости. Столкновения при 200 А ГэВ. ^[41] ${\displaystyle {\bar {\Lambda }}}$

Оглядываясь назад на начало программы тяжелых ионов ЦЕРН, можно увидеть фактические объявления об открытиях кварк-глюонной плазмы. Экспериментальные коллаборации CERN- NA35 ^[25] и CERN-WA85 ^[42] объявили о формировании реакций тяжелых ионов в мае 1990 года на конференции Quark Matter Conference в Ментоне , Франция . Данные указывают на значительное усиление производства этой частицы антиматерии, состоящей из одного антистранного кварка, а также антиверхних и антинижних кварков. Все три компонента частицы вновь образуются в ходе реакции. Результаты WA85 согласовались с теоретическими предсказаниями. ^[12] В опубликованном отчете WA85 интерпретировала свои результаты как QGP. ^[43] NA35 имела большие систематические ошибки в своих данных, которые были улучшены в последующие годы. Более того, сотрудничество необходимо для оценки пп-фона. Эти результаты представлены как функция переменной быстроты , которая характеризует скорость источника. Пик излучения указывает на то, что дополнительно образовавшиеся частицы антивещества возникают не от самих сталкивающихся ядер, а от источника, движущегося со скоростью, соответствующей половине скорости падающего ядра, являющегося общим центром импульса систем отсчёта. эталонный источник, образующийся при столкновении обоих ядер, то есть горячий огненный шар кварк-глюонной плазмы. ${\displaystyle {\bar {\Lambda }}}$ ${\displaystyle {\bar {\Lambda }}}$

Хорн в соотношении K → π и начало деконфайнмента

Отношение средних множественностей положительно заряженных каонов и пионов в зависимости от энергии столкновения при столкновениях двух ядер свинца и протон -протонных взаимодействиях.

Один из наиболее интересных вопросов заключается в том, существует ли порог энергии реакции и/или размера объема, который необходимо превысить, чтобы образовалась область, в которой кварки могут свободно перемещаться. ^[44] Естественно ожидать, что если такой порог существует, то выходы/отношения частиц, которые мы показали выше, должны указывать на это. ^[45] Одной из наиболее доступных подписей является относительный коэффициент доходности Каона . ^[46] Была предсказана возможная структура, ^[47] и действительно, неожиданная структура видна в соотношении частиц, содержащих положительный каон K (включая анти-s-кварки и ап-кварки) и положительные пионные частицы, наблюдаемые в фигура (сплошные символы). О росте и падении (квадратные символы) этого отношения сообщает CERN NA49 . ^{[48] ​​[49]} Причина, по которой частицы отрицательного каона не демонстрируют эту особенность «рога», заключается в том, что s-кварки предпочитают адронизироваться, связанные с лямбда-частицей, где наблюдается двойная структура. Точки данных BNL–RHIC–STAR (красные звезды) на рисунке согласуются с данными ЦЕРН.

Ввиду этих результатов цель текущего эксперимента NA61/SHINE в CERN SPS и предлагаемого низкоэнергетического эксперимента в BNL RHIC , где, в частности, детектор STAR может искать начало образования кварк-глюонной плазмы в зависимости от энергии в область, где виден максимум рупора, чтобы улучшить понимание этих результатов и записать поведение других связанных наблюдаемых кварк-глюонной плазмы.

Перспективы

Образование странностей и их диагностический потенциал как признака кварк-глюонной плазмы обсуждаются уже почти 30 лет. Теоретические работы в этой области сегодня сосредоточены на интерпретации общих данных о рождении частиц и выводе результирующих свойств объема кварк-глюонной плазмы во время распада. ^[33] Глобальное описание всех рождающихся частиц можно попытаться основываясь на картине адронизации горячей капли кварк-глюонной плазмы или, альтернативно, на картине ограниченной и уравновешенной адронной материи. В обоих случаях данные описываются в рамках статистической модели теплового производства, но существенные различия в деталях различают природу источника этих частиц. Экспериментальные группы, работающие в этой области, также любят разрабатывать свои собственные модели анализа данных, и сторонний наблюдатель видит множество различных результатов анализа. Существует до 10–15 различных видов частиц, которые следуют шаблону, предсказанному для КГП, в зависимости от энергии реакции, центральности реакции и содержания странности. При еще более высоких энергиях LHC насыщение выхода странности и связывание с тяжелым ароматом открывают новые экспериментальные возможности.

Конференции и встречи

Ученые, изучающие странность как признак кварк-глюонной плазмы, представляют и обсуждают свои результаты на специализированных встречах. ^{Хорошо зарекомендовала} себя серия Международная конференция по странностям кварковой материи, впервые организованная в ^Тусоне , штат Аризона , в 1995 году. около 300 участников. ^{[52] [53]} Более общим местом проведения является конференция Quark Matter, которая в последний раз проходила 3–9 сентября 2023 года в Хьюстоне , США , собрав около 800 участников. ^{[54] [55]}

дальнейшее чтение

• Краткая история поиска критических структур в столкновениях тяжелых ионов, Марек Газджицкий, Марк Горенштейн, Питер Сейбот, 2020. ^[5]
• Открытие кварк-глюонной плазмы: дневники странностей, Иоганн Рафельски, 2020. ^[33]
• Четыре эксперимента с тяжелыми ионами в CERN-SPS: путешествие по воспоминаниям, Эмануэле Кверси, 2012 г. ^[56]
• Об истории образования множества частиц в столкновениях высоких энергий, Марек Газджицкий, 2012. ^[57]
• Странность и кварк-глюонная плазма: тридцать лет открытий, Берндт Мюллер, 2012. ^[58]

Смотрите также

• Кварк-глюонная плазма
• Кварковая материя
• Адронизация
• Стрэнджлет
• Странная частица

Рекомендации

1. Маргетис, Спиридон; Шафарик, Карел; Вильялобос Бэйли, Орландо (2000). «Производство странностей в столкновениях тяжелых ионов». Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 50 (1): 299–342. Бибкод : 2000ARNPS..50..299S. дои : 10.1146/annurev.nucl.50.1.299 . ISSN  0163-8998.
2. Дж. Летессье; Дж. Рафельски (2002). Адроны и кварк-глюонная плазма . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-38536-7.
3. Эбботт, Элисон (2000). «ЦЕРН заявляет о первом экспериментальном создании кварк-глюонной плазмы». Природа . 403 (6770): 581. Бибкод : 2000Natur.403..581A. дои : 10.1038/35001196 . ISSN  0028-0836. ПМИД  10688162.
4. Ячак, Барбара; Стейнберг, Питер (2010). «Создание идеальной жидкости в результате столкновений тяжелых ионов». Физика сегодня . 63 (5): 39–43. Бибкод : 2010PhT....63e..39J. дои : 10.1063/1.3431330. ISSN  0031-9228.
5. Газджицкий, Марек; Горенштейн, Марк; Сейбот, Питер (05 апреля 2020 г.). «Краткая история поиска критических структур в столкновениях тяжелых ионов». Акта Физика Полоника Б. 51 (5): 1033. arXiv : 2004.02255 . Бибкод : 2020AcPPB..51.1033G. doi :10.5506/APhysPolB.51.1033. S2CID  214802159.
6. Аникина, М.; Гадзицкий, М.; Голохвастов А.; Гончарова Л.; Иовчев, К.; Хорозов С.; Кузнецова Е.; Лукстиньш Ю.; Оконов Е.; Останьевич Т.; Сидорин, С. (1983). «Λ-гипероны, рождающиеся в центральных межядерных взаимодействиях с импульсом 4,5 ГэВ/с на падающий нуклон». Письма о физических отзывах . 50 (25): 1971–1974. Бибкод : 1983PhRvL..50.1971A. doi :10.1103/PhysRevLett.50.1971. ISSN  0031-9007.
7. Сотрудничество ALICE (2017). «Увеличенное образование многостранных адронов в протон-протонных столкновениях с высокой множественностью». Физика природы . 13 (6): 535–539. arXiv : 1606.07424 . Бибкод : 2017NatPh..13..535A. дои : 10.1038/nphys4111 . ISSN  1745-2473.
8. Дж. Рафельски; Р. Хагедорн (1981). «От адронного газа к кварковой материи II» (PDF) . В Х. Саце (ред.). Статистическая механика кварков и адронов . Северная Голландия и Эльзевир . стр. 253–272. ISBN 0-444-86227-7. ЦЕРН-TH-2969 (1980).
9. Рафельски, Иоганн; Мюллер, Берндт (1982). «Производство странностей в кварк-глюонной плазме». Письма о физических отзывах . 48 (16): 1066–1069. Бибкод : 1982PhRvL..48.1066R. doi :10.1103/PhysRevLett.48.1066. ISSN  0031-9007. (Ошибка:  doi : 10.1103/PhysRevLett.56.2334)
10. Рафельски, Иоганн (2015) [1980]. «Экстремальные состояния ядерной материи - 1980 г.: Из: «Семинар по будущим экспериментам с релятивистскими тяжелыми ионами», проходивший 7–10 октября 1980 г. в: GSI, Дармштадт, Германия». Европейский физический журнал А. 51 (9): 115. Бибкод : 2015EPJA...51..115R. дои : 10.1140/epja/i2015-15115-y . ISSN  1434-6001.
11. Рафельски, Иоганн (2015) [1983]. «Странности и фазовые изменения в горячей адронной материи - 1983: Из: «Шестое исследование тяжелых ионов высоких энергий», состоявшееся 28 июня - 1 июля 1983 года в: LBNL, Беркли, Калифорния, США». Европейский физический журнал А. 51 (9): 116. Бибкод : 2015EPJA...51..116R. дои : 10.1140/epja/i2015-15116-x . ISSN  1434-6001.
12. П. Кох; Б. Мюллер; Дж. Рафельски (1986). «Странности в столкновениях релятивистских тяжелых ионов». Отчеты по физике . 142 (4): 167. Бибкод : 1986PhR...142..167K. CiteSeerX 10.1.1.462.8703 . дои : 10.1016/0370-1573(86)90096-7. 
13. Кох, Питер; Мюллер, Берндт; Рафельски, Иоганн (2017). «От усиления странности к открытию кварк-глюонной плазмы». Международный журнал современной физики А. 32 (31): 1730024–272. arXiv : 1708.08115 . Бибкод : 2017IJMPA..3230024K. дои : 10.1142/S0217751X17300241. ISSN  0217-751X. S2CID  119421190.
14. Софф, С.; Басс, ЮАР; Блейхер, М.; Бравина, Л.; Горенштейн, М.; Забродин Е.; Штекер, Х.; Грейнер, В. (1999). «Усиление странности при столкновениях тяжелых ионов - свидетельство существования кварк-глюонной материи?». Буквы по физике Б. 471 (1): 89–96. arXiv : nucl-th/9907026 . Бибкод : 1999PhLB..471...89S. дои : 10.1016/S0370-2693(99)01318-0. S2CID  16805966.
15. Биро, ТС; Нильсен, Х.Б.; Нолл, Дж. (1984). «Модель цветной веревки для экстремальных релятивистских столкновений тяжелых ионов». Ядерная физика Б . 245 : 449–468. Бибкод : 1984NuPhB.245..449B. дои : 10.1016/0550-3213(84)90441-3.
16. Петрань, Михал; Рафельски, Иоганн (2010). «Рождение многодиапазонных частиц и статистическая модель адронизации». Физический обзор C . 82 (1): 011901. arXiv : 0912.1689 . Бибкод : 2010PhRvC..82a1901P. doi : 10.1103/PhysRevC.82.011901. ISSN  0556-2813. S2CID  119179477.
17. Хамие, Салах; Редлих, Кшиштоф; Тунси, Ахмед (2000). «Каноническое описание усиления странности от столкновений p – A до Pb – Pb». Буквы по физике Б. 486 (1–2): 61–66. arXiv : hep-ph/0006024 . Бибкод : 2000PhLB..486...61H. дои : 10.1016/S0370-2693(00)00762-0. S2CID  8566125.
18. Биро, ТС; Зиманьи, Дж. (1982). «Кваркохимия в релятивистских столкновениях тяжелых ионов» (PDF) . Буквы по физике Б. 113 (1): 6–10. Бибкод : 1982PhLB..113....6B. дои : 10.1016/0370-2693(82)90097-1.
19. Рафельски, Иоганн (1984). «Рождение странностей в кварк-глюонной плазме». Ядерная физика А . 418 : 215–235. Бибкод : 1984NuPhA.418..215R. дои : 10.1016/0375-9474(84)90551-7.
20. Вроблевски, А. (1985). «О странном факторе подавления кварков в столкновениях высоких энергий». Акта Физ. Полон. Б. _ 16 : 379–392.
21. Бекаттини, Франческо; Фрайс, Райнер Дж. (2010), Сток, Р. (ред.), «Переход удержания КХД: образование адронов», Релятивистская физика тяжелых ионов , Springer Berlin Heidelberg, vol. 23, стр. 208–239, arXiv : 0907.1031 , Bibcode : 2010LanB...23..208B, doi : 10.1007/978-3-642-01539-7_8, ISBN 978-3-642-01538-0, S2CID  14306761 , получено 20 апреля 2020 г. , рис. 10.
22. Донг, Синь; Ли, Йен-Цзе; Рапп, Ральф (2019). «Открытое производство тяжелых ароматизаторов при столкновениях тяжелых ионов». Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 69 (1): 417–445. arXiv : 1903.07709 . Бибкод : 2019ARNPS..69..417D. doi : 10.1146/annurev-nucl-101918-023806. ISSN  0163-8998. S2CID  119328093.
23. Клубберг, Луи; Зац, Хельмут (2010), Сток, Р. (редактор), «Раскрытие цвета и производство чармония в ядерных столкновениях», Релятивистская физика тяжелых ионов , Springer Berlin Heidelberg, vol. 23, стр. 373–423, arXiv : 0901.3831 , Bibcode : 2010LanB...23..373K, doi : 10.1007/978-3-642-01539-7_13, ISBN 978-3-642-01538-0, S2CID  13953895 , получено 20 апреля 2020 г.
24. Петран, Михал (2013). Странность и очарование кварк-глюонной адронизации (доктор философии). Университет Аризоны. arXiv : 1311.6154 .
25. Р. Сток; Сотрудничество NA35 (1991). «Усиление странности в центральных столкновениях S + S при энергии 200 ГэВ/нуклон». Ядерная физика А . 525 : 221–226. Бибкод : 1991NuPhA.525..221S. дои : 10.1016/0375-9474(91)90328-4.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
26. Кузнецова, И.; Рафельски, Дж. (2007). «Адроны с тяжелым ароматом в статистической адронизации богатой странностями КГП». Европейский физический журнал C . 51 (1): 113–133. arXiv : hep-ph/0607203 . Бибкод : 2007EPJC...51..113K. doi : 10.1140/epjc/s10052-007-0268-9. ISSN  1434-6044. S2CID  18266326.
27. Сотрудничество WA97 (2000). «Поперечные масс-спектры странных и мультистранных частиц в столкновениях Pb–Pb при энергии 158 А ГэВ/с». Европейский физический журнал C . 14 (4): 633–641. Бибкод : 2000EPJC...14..633W. дои : 10.1007/s100520000386. ISSN  1434-6044. S2CID  195312472.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
28. Э. Андерсен; Сотрудничество WA97 (1999). «Усиление странности на средней скорости в столкновениях Pb–Pb при энергии 158 А ГэВ/c». Буквы по физике Б. 449 (3–4): 401. Бибкод : 1999PhLB..449..401W. дои : 10.1016/S0370-2693(99)00140-9.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
29. «Новое состояние материи, созданное в ЦЕРН». ЦЕРН . 10 февраля 2000 г. Проверено 24 апреля 2020 г.
30. Хайнц, Ульрих; Джейкоб, Морис (16 февраля 2000 г.). «Свидетельства нового состояния материи: оценка результатов программы CERN Lead Beam». arXiv : nucl-th/0002042 .
31. Ф. Антинори; Сотрудничество NA57 (2006). «Усиление образования гиперонов на центральной скорости в столкновениях Pb + Pb с энергией 158 А ГэВ / с ». Журнал физики Г. 32 (4): 427–442. arXiv : nucl-ex/0601021 . Бибкод : 2006JPhG...32..427N. дои : 10.1088/0954-3899/32/4/003. S2CID  119102482.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
32. А. Р. Тимминс; Сотрудничество СТАР (2009). «Обзор производства странностей в эксперименте STAR». Журнал физики Г. 36 (6): 064006. arXiv : 0812.4080 . Бибкод : 2009JPhG...36f4006T. дои : 10.1088/0954-3899/36/6/064006. S2CID  12853074.
33. Рафельски, Иоганн (2020). «Открытие кварк-глюонной плазмы: дневники странностей». Специальные темы Европейского физического журнала . 229 (1): 1–140. arXiv : 1911.00831 . Бибкод : 2020EPJST.229....1R. doi : 10.1140/epjst/e2019-900263-x. ISSN  1951-6355. S2CID  207869782.
34. Трипати, Сушанта (2019). «Энергетическая зависимость образования φ(1020) на средней скорости в pp-столкновениях с ALICE на БАКе». Ядерная физика А . 982 : 180–182. arXiv : 1807.11186 . Бибкод : 2019NuPhA.982..180T. doi :10.1016/j.nuclphysa.2018.09.078. S2CID  119223653.
35. Трипати, Сушанта (01 июля 2019 г.). «Понимание странности образования $\phi$(1020) в малых и больших системах столкновений с ALICE на БАКе». arXiv : 1907.00842 [геп-ex].
36. Альбукерке, DSD (2019). «Адронные резонансы, рождение странных и многостранных частиц в столкновениях Xe-Xe и Pb-Pb с ALICE на БАКе». Ядерная физика А . 982 : 823–826. arXiv : 1807.08727 . Бибкод : 2019NuPhA.982..823A. doi :10.1016/j.nuclphysa.2018.08.033. S2CID  119404602.
37. Хагедорн, Рольф (1968). «Статистическая термодинамика сильных взаимодействий при высоких энергиях - III: скорость рождения тяжелых пар (кварков)». Дополнение к новому сыру . 6 : 311–354.
38. Рафельски, Иоганн; Данос, Майкл (1980). «Важность реакционного объема в адронных столкновениях». Буквы по физике Б. 97 (2): 279–282. Бибкод : 1980PhLB...97..279R. дои : 10.1016/0370-2693(80)90601-2.
39. И. Кузнецова; Дж. Рафельски (2007). «Адроны с тяжелым ароматом в статистической адронизации QGP, богатой странностями». Европейский физический журнал C . 51 (1): 113–133. arXiv : hep-ph/0607203 . Бибкод : 2007EPJC...51..113K. doi : 10.1140/epjc/s10052-007-0268-9. S2CID  18266326.
40. Н. Арместо; и другие. (2008). «Столкновения тяжелых ионов на БАКе — последний звонок для предсказаний». Журнал физики Г. 35 (5): 054001. arXiv : 0711.0974 . дои : 10.1088/0954-3899/35/5/054001. S2CID  118529585.
41. Фока, П. (1994). Исследование образования странности в центральных ядро-ядерных столкновениях при энергии 200 ГэВ/нуклон путем разработки нового метода анализа изображений стримерной камеры NA35 . Диссертация № 2723. Женева: Женевский университет. Рисунок представляет собой переработку оригинального рисунка, представленного вверху страницы 271.
42. Абацис, С.; Барнс, Р.П.; Бенаюн, М.; Беуш, В.; Бладворт, штат Ай-Джей; Бравар, А.; Карни, JN; Дюфи, JP; Эванс, Д.; Фини, Р.; Французский, БР (1991). «Производство Λ и анти-Λ в ³² взаимодействиях S+W и p+W при энергии 200 А ГэВ/с». Ядерная физика А . 525 : 445–448. Бибкод : 1991NuPhA.525..445A. дои : 10.1016/0375-9474(91)90361-9.
43. Абацис, С.; Антинори, Ф.; Барнс, Р.П.; Бенаюн, М.; Беуш, В.; Бладворт, штат Ай-Джей; Бравар, А.; Карни, JN; де ла Крус, Б.; Ди Бари, Д.; Дюфи, JP (1991). «Производство Ξ-, Ξ+, Λ и Λ во взаимодействиях сера-вольфрам при энергии 200 ГэВ/с на нуклон». Буквы по физике Б. 270 (1): 123–127. дои : 10.1016/0370-2693(91)91548-А.
44. Газджицкий, Марек; Горенштейн, Марк; Сейбот, Питер (2020). «Краткая история поиска критических структур в столкновениях тяжелых ионов». Акта Физика Полоника Б. 51 (5): 1033. arXiv : 2004.02255 . Бибкод : 2020AcPPB..51.1033G. doi :10.5506/APhysPolB.51.1033. S2CID  214802159.
45. Бекаттини, Ф. (2012). «Странности и начало деконфайнмента». Физика атомных ядер . 75 (5): 646–649. Бибкод : 2012PAN....75..646B. дои : 10.1134/S106377881205002X. ISSN  1063-7788. S2CID  120504052.
46. НК Гленденнинг; Дж. Рафельски (1985). «Каоны и кварк-глюонная плазма». Физический обзор C . 31 (3): 823–827. Бибкод : 1985PhRvC..31..823G. doi : 10.1103/PhysRevC.31.823. PMID  9952591. S2CID  26838236.
47. М. Газджицкий; М.И. Горенштейн (1999). «На ранней стадии ядерно-ядерных столкновений». Акта Физика Полоника Б. 30 (9): 2705. arXiv : hep-ph/9803462 . Бибкод : 1999AcPPB..30.2705G.
48. М. Газджицкий; Сотрудничество NA49 (2004). «Репортаж из NA49». Журнал физики Г. 30 (8): С701–С708. arXiv : nucl-ex/0403023 . Бибкод : 2004JPhG...30S.701G. дои : 10.1088/0954-3899/30/8/008. S2CID  119197566.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
49. С. Альт; Сотрудничество NA49 (2008). «Рождение пионов и каонов в центральных столкновениях Pb + Pb при энергии 20 А и 30 А ГэВ: свидетельства начала деконфайнмента». Физический обзор C . 77 (2): 024903. arXiv : 0710.0118 . Бибкод : 2008PhRvC..77b4903A. doi : 10.1103/PhysRevC.77.024903. S2CID  118390736.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
50. Странность в адронной материи: S'95, Тусон, Аризона, январь 1995 г. Рафельски, Иоганн. Нью-Йорк: AIP Press. 1995. ISBN 1-56396-489-9. ОСЛК  32993061.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
51. «История – странности в кварковой материи 2019» . Проверено 1 мая 2020 г.
52. «Странности в кварковой материи 2019» . Проверено 5 мая 2020 г.
53. "Тайны кварковой материи в бегах в Бари" . ЦЕРН Курьер . 11 сентября 2019 г. Проверено 5 мая 2020 г.
54. «Кварковая материя 2023 - XXX-я Международная конференция по ультрарелятивистским ядерно-ядерным столкновениям» . Индико . нд . Проверено 14 декабря 2023 г.
55. «Почему сотни Шелдонов Куперов прибудут в Хьюстон на следующей неделе» . Общественные СМИ Хьюстона . 01.09.2023 . Проверено 14 декабря 2023 г.
56. Керси, Э. (2012). «Четыре эксперимента с тяжелыми ионами в CERN-SPS: путешествие по переулку памяти». Акта Физика Полоника Б. 43 (4): 771. doi : 10.5506/APhysPolB.43.771 . S2CID  126317771.
57. Газджицкий, М. (2012). «К истории рождения множества частиц при столкновениях высоких энергий». Акта Физика Полоника Б. 43 (4): 791. arXiv : 1201.0485 . Бибкод : 2012arXiv1201.0485G. doi : 10.5506/APhysPolB.43.791. ISSN  0587-4254. S2CID  118418649.
58. Мюллер, Б. (2012). «Странности и кварк-глюонная плазма: тридцать лет открытий». Акта Физика Полоника Б. 43 (4): 761. arXiv : 1112.5382 . doi : 10.5506/APhysPolB.43.761. S2CID  119280137.

{{|}}