夸克-胶子等离子体

夸克-胶子等离子体 (QGP) 或夸克汤是夸克和胶子在热（局部动力学）和（接近）化学（丰度）平衡下相互作用的局部组装。 等离子这个词表示允许自由色荷。 在 1987 年的总结中，Léon van Hove 指出了这三个术语的等价性：夸克胶子等离子体、夸克物质和物质新态。 由于温度高于 Hagedorn 温度——因此高于光夸克质量的尺度——压力表现出由温度的四次方控制的相对论 Stefan-Boltzmann 格式 ( T 4 {displaystyle T{4} } ) 和许多几乎无质量的夸克和胶子成分。 可以说，QGP 的出现是强相互作用物质的新相，其物理性质表现为几乎无质量的胶子和夸克的近自由动力学。 夸克和胶子都必须存在于接近化学（屈服）平衡的条件下，并且它们的色荷打开才能形成新的物质状态，称为 QGP。

在大爆炸理论中，夸克-胶子等离子体在我们所知的物质被创造出来之前就充满了整个宇宙。 预测夸克-胶子等离子体存在的理论是在 20 世纪 70 年代后期和 80 年代初期发展起来的。 围绕重离子实验的讨论紧随其后，并在接下来的几年里在 CERN 和 BNL 提出了xxx个实验建议。 2000年，在欧洲核子研究中心的实验室首次发现了夸克-胶子等离子体。

夸克-胶子等离子体是一种物质状态，在这种状态下，构成重子物质强子的基本粒子在极高的能量密度下彼此之间的强烈吸引力得以释放。 这些粒子是构成重子物质的夸克和胶子。 在正常物质中，夸克是被限制的； 在 QGP 中，夸克是去限制的。 在经典量子色动力学 (QCD) 中，夸克是强子（介子和重子）的费米子成分，而胶子被认为是此类粒子的玻色子成分。 胶子是 QCD 色力的力载体或玻色子，而夸克本身就是它们的费米子物质对应物。

夸克-胶子等离子体的研究旨在重建和理解宇宙中普遍存在的高能量密度条件，当时物质在大爆炸后约 20 微秒从基本自由度（夸克、胶子）形成。 实验小组正在“大”距离上探索（去）限制量子真空结构，即当今的相对论以太，它决定了物质的普遍形式和自然法则。 这些实验让我们深入了解物质和质量的起源：物质和反物质是在夸克-胶子等离子体“强子化”时产生的，而物质的质量起源于封闭真空结构。

QCD 是称为标准模型的现代粒子物理学理论的一部分。 该理论的其他部分涉及电弱相互作用和中微子。 电动力学理论已经过测试，发现正确率为十亿分之一。 弱相互作用理论已经过测试，发现千分之几是正确的。 QCD 的微扰形式已经过测试，达到百分之几。 微扰模型假定相对于基态的变化相对较小，即相对较低的温度和密度，这以牺牲通用性为代价简化了计算。 相比之下，QCD 的非微扰形式几乎没有经过测试。 对兼具高温和高密度的QGP的研究，正是巩固粒子物理宏大理论的努力的一部分。

QGP 的研究也是有限温度场理论的试验场，有限温度场理论是理论物理学的一个分支，旨在了解高温条件下的粒子物理学。 这些研究对于了解我们宇宙的早期演化很重要：前一百微秒左右。 它对于新一代宇宙观测（WMAP 及其后继者）的物理目标至关重要。 它也与寻求统一三种基本自然力（不包括引力）的大统一理论相关。

普遍接受的宇宙形成模型指出，它是大爆炸的结果。 在这个模型中，在大爆炸后 10−10–10−6 秒的时间间隔内，物质以夸克-胶子等离子体的形式存在。 可以在实验室条件下重现当时存在的物质的密度和温度，以研究极早期宇宙的特征。 到目前为止，xxx的可能性是两个加速到超过 100 GeV 能量的重原子核的碰撞。