Plasma de quarks i gluons

El plasma de quarks-gluons (Quark-Gluon Plasma, QGP, en anglès) és una fase predita per la teoria de la interacció forta, cromodinàmica quàntica (QCD), quan la temperatura i/o la densitat d'un sistema d'hadrons són molt altes. Aquesta fase deconfinada es composta de quarks i gluons (gairebé) lliures que deixen d'estar confinats en distàncies de l'ordre del femtometre (fm) dins d'estats lligats de mesons i barions. La recerca experimental del QGP s'ha dut a terme en col·lisions d'ions pesants (nuclis atòmics) a altes energies. Els experiments al Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN van ser els primers a provar de crear el QGP als anys vuitanta i noranta, amb indicacions de la formació d'aquest estat en col·lisions plom-plom centrals. Actualment, diversos experiments al Col·lisionador d'Ions Pesants Relativistes (RHIC) del Laboratori Nacional de Brookhaven (Nova York, Estats Units) i al Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC) del CERN, continuen aquesta recerca amb l'estudi de les propietats del QGP.

Propietats

Termodinàmica

La temperatura de transició de la matèria hadrònica normal a l'estat de QGP està al voltant dels 175 MeV, equivalents a una densitat d'energia al voltant d'1 GeV/fm³, d'acord amb càlculs de reticle de la QCD. Les condicions de temperatura inicials assolides als sistemes produïts en col·lisions de nuclis a RHIC i LHC estan almenys un factor 10 per sobre d'aquesta temperatura crítica de transició.

Coeficients de transport

El recorregut lliure mitjà de quarks i gluons al QGP ha estat calculat amb metodes així com la teoria de cordes. Els coeficients de transport han estat demostrat recentment; aquests, indiquen que el temps lliure mitjà de quarks i gluons en el QGP poden ser comparables amb espai mitjà entre partícules. Per tant, el QGP és un líquid respecte a les seves propietats de flux.

Espectre d'excitació

No podem concloure, encara, si el QGP conté o no quarks i gluons lliures. No obstant, els estudis de propietats termodinàmiques i de flux indiquen que és una simplificació. Per exemple; s'ha demostrat actualment que alguns mesons construïts amb quarks pesats (com el quark encantat) no es dissol fins que la temperatura arriba als 350 MeV. Això suscita que poden haver-hi molts més estats en el plasma.

Enllaços externs

• Col·lisionador d'Ions Pesants Relativistes (RHIC)
• Experiment ALICE al CERN