Temperatura Hagedorna

Temperatura Hagedorna, TH , jest temperaturą w fizyce teoretycznej , w której materia hadronowa (tj. zwykła materia) nie jest już _{stabilna i musi albo „odparować”, albo przekształcić się w} materię kwarkową ; jako taka może być traktowana jako „ punkt wrzenia ” materii hadronowej. Został odkryty przez Rolfa Hagedorna . Temperatura Hagedorna istnieje, ponieważ ilość dostępnej energii jest na tyle duża, że cząstka materii ( kwark – antykwark ) pary można spontanicznie wyciągnąć z próżni. Tak więc, naiwnie rozważając, system w temperaturze Hagedorna może pomieścić tyle energii, ile można włożyć, ponieważ utworzone kwarki zapewniają nowe stopnie swobody, a zatem temperatura Hagedorna byłaby nieprzekraczalna. Jeśli jednak tę fazę postrzega się jako kwarki, staje się oczywiste, że materia przekształciła się w materię kwarkową , którą można dalej ogrzewać.

Temperatura Hagedorna, TH , × 10 ¹² K , wynosi około 150 MeV/ kB _czyli , czyli około _1,7 niewiele powyżej energii masowej najlżejszego hadronu, pionu . Materia o temperaturze Hagedorn lub wyższej wypluwa ogniste kule nowych cząstek, które mogą ponownie wytwarzać nowe kule ognia, a wyrzucone cząstki mogą być następnie wykrywane przez detektory cząstek. Ta materia kwarkowa została wykryta w zderzeniach ciężkich jonów w SPS i LHC w CERN (Francja i Szwajcaria) oraz w RHIC w Brookhaven National Laboratory (USA).

W teorii strun oddzielną temperaturę Hagedorna można zdefiniować raczej dla strun niż dla hadronów. Ta temperatura jest niezwykle wysoka (10 ³⁰ K), a zatem ma głównie znaczenie teoretyczne.

Historia

Temperatura Hagedorna została odkryta przez niemieckiego fizyka Rolfa Hagedorna w latach 60. XX wieku podczas pracy w CERN. Jego praca nad statystycznym modelem bootstrap produkcji hadronów wykazała, że ponieważ wzrost energii w układzie spowoduje wytwarzanie nowych cząstek, wzrost energii zderzenia raczej zwiększy entropię układu niż temperaturę, a „temperatura utknie w wartości granicznej”.

Wyjaśnienie techniczne

Temperatura Hagedorna to temperatura T _H , powyżej której suma podziału jest rozbieżna w układzie o wykładniczym wzroście gęstości stanów.

{\ Displaystyle \ lim _ {T \ strzałka w prawo T _ {\ rm {H}} ^ {-}} \ operatorname {Tr} \ lewo [e ^ { -\beta H}\right]=\infty }

Z powodu rozbieżności ludzie mogą dojść do błędnego wniosku, że niemożliwe jest osiągnięcie temperatur powyżej temperatury Hagedorna, co oznaczałoby, że jest to temperatura absolutna, ponieważ wymagałoby to nieskończonej ilości energii . W równaniach:

{\ Displaystyle \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H} }^{-}}E=\lim _{T\rightarrow T_{\rm {H}}^{-}}{\frac {\operatorname {Tr} \left[He^{-\beta H}\right ]}{\operatorname {Tr} \left[e^{-\beta H}\right]}}=\infty }

Ten tok rozumowania był dobrze znany jako fałszywy nawet dla Hagedorna. Funkcja podziału dla tworzenia par wodór-antywodór rozchodzi się jeszcze szybciej, ponieważ otrzymuje skończony wkład z poziomów energii, które gromadzą się przy energii jonizacji. Stany powodujące rozbieżność są duże przestrzennie, ponieważ elektrony są bardzo daleko od protonów. Rozbieżność wskazuje, że w niskiej temperaturze nie powstanie wodór-antywodór, a raczej proton/antyproton i elektron/antyelektron. Temperatura Hagedorna jest tylko temperaturą maksymalną w fizycznie nierealistycznym przypadku wykładniczo wielu gatunków o energii E i skończonej wielkości.

Koncepcja wykładniczego wzrostu liczby stanów została pierwotnie zaproponowana w kontekście fizyki materii skondensowanej . Został włączony do fizyki wysokich energii na początku lat 70. przez Stevena Frautschiego i Hagedorna. W fizyce hadronów temperatura Hagedorna jest temperaturą uwolnienia.

W teorii strun

W teorii strun oznacza przejście fazowe: przejście, w którym bardzo długie struny są wytwarzane w dużych ilościach. Jest kontrolowany przez wielkość naciągu struny, która jest mniejsza od skali Plancka o pewną potęgę stałej sprzężenia. Dostosowując napięcie tak, aby było małe w porównaniu ze skalą Plancka, przejście Hagedorna może być znacznie mniejsze niż temperatura Plancka . Tradycyjne wielkich zunifikowanych strun umieszczają to w wielkości 10 ³⁰ kelwinów , dwa rzędy wielkości mniejsze niż temperatura Plancka. Takie temperatury nie zostały osiągnięte w żadnym eksperymencie i są daleko poza zasięgiem obecnej, a nawet przewidywalnej technologii.

Zobacz też