Температура Хагедорна - Hagedorn temperature
Температура Хагедорна, T H , - это температура в теоретической физике, при которой адронная материя (то есть обычная материя) больше не стабильна и должна либо «испариться», либо превратиться в кварковую материю ; как таковую, ее можно рассматривать как «точку кипения» адронной материи. Температура Хагедорна существует потому , что количество доступной энергии достаточно высоко , что материя частиц ( кварки - антикварковы ) пар может быть самопроизвольно вытащил из вакуума. Таким образом, наивно полагая, что система при температуре Хагедорна может вместить столько энергии, сколько можно вложить, потому что образовавшиеся кварки обеспечивают новые степени свободы, и, таким образом, температура Хагедорна будет непроходимой, абсолютно горячей. Однако, если вместо этого рассматривать эту фазу как кварки, становится очевидным, что материя превратилась в кварковую материю , которая может быть дополнительно нагрета.
Температура Хагедорна, T H, составляет около150 МэВ или около1,7 × 10 12 К , то же самое, что масса – энергия легчайшего адрона, пиона . Материя при температуре Хагедорна или выше будет извергать огненные шары новых частиц, которые снова могут производить новые огненные шары, и выброшенные частицы затем могут быть обнаружены детекторами частиц. Эта кварковая материя была обнаружена в столкновениях тяжелых ионов на SPS и LHC в ЦЕРНе (Франция и Швейцария) и на RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США).
В теории струн отдельная температура Хагедорна может быть определена для струн, а не для адронов. Эта температура чрезвычайно высока (10 30 К) и поэтому представляет в основном теоретический интерес.
История
Температура Хагедорна была открыта немецким физиком Рольфом Хагедорном в 1960-х годах во время работы в ЦЕРНе. Его работа над статистической бутстрап-моделью образования адронов показала, что, поскольку увеличение энергии в системе вызовет образование новых частиц, увеличение энергии столкновения увеличит энтропию системы, а не температуру, и «температура застрянет. по предельному значению ».
Техническое объяснение
Температура Хагедорна - это температура T H, выше которой разбиение суммы расходится в системе с экспоненциальным ростом плотности состояний.
![{\ displaystyle \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H}} ^ {-}} \ operatorname {Tr} \ left [e ^ {- \ beta H} \ right] = \ infty}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a723e00b121aa8d98c5e7bb98f0f21043ad0e137)
Из-за расхождения люди могут прийти к неверному выводу, что невозможно иметь температуру выше температуры Хагедорна, что сделало бы ее абсолютной высокой температурой, потому что для этого потребовалось бы бесконечное количество энергии . В уравнениях:
![{\ displaystyle \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H}} ^ {-}} E = \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H}} ^ {-}} {\ frac {\ имя оператора {Tr} \ left [He ^ {- \ beta H} \ right]} {\ operatorname {Tr} \ left [e ^ {- \ beta H} \ right]}} = \ infty}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f584d8b8795a020031dbebaefd51892290705441)
Это рассуждение было хорошо известно даже Хагедорну как ложное. Статистическая сумма для создания пар водород – антиводород расходится еще быстрее, потому что она получает конечный вклад от уровней энергии, которые накапливаются при энергии ионизации. Состояния, вызывающие расхождение, пространственно велики, так как электроны очень далеки от протонов. Расхождение указывает на то, что при низкой температуре водород-антиводород не будет образовываться, скорее, протон / антипротон и электрон / антиэлектрон. Температура Хагедорна - это только максимальная температура в физически нереалистичном случае экспоненциально большого числа частиц с энергией E и конечным размером.
Концепция экспоненциального роста числа состояний была первоначально предложена в контексте физики конденсированного состояния . Он был включен в физику высоких энергий в начале 1970-х годов Стивеном Фраучи и Хагедорном. В адронной физике температура Хагедорна - это температура деконфайнмента.
В теории струн
В теории струн это означает фазовый переход: переход, при котором очень длинные струны образуются в большом количестве. Он контролируется величиной натяжения струны, которая меньше, чем масштаб Планка , на некоторую степень константы связи. Установив малое натяжение по сравнению с масштабом Планка, переход Хагедорна может быть намного меньше, чем температура Планка . Традиционные струнные модели Grand Unified ставят это в разряд10 30 кельвинов , что на два порядка меньше планковской температуры. Такие температуры не были достигнуты ни в одном эксперименте и далеко за пределами досягаемости нынешних или даже предсказуемых технологий.