Кіріспе

Статистикалық механикалық жүйенің бөлініс функциясы шексіз болатын температура. Хагедорн температурасы, TH, – теориялық физикадағы температура, онда адрондық материя (яғни, қалыпты материя) тұрақты болмайды және «буға айналуы» немесе кварк материясына айналуы керек; осылайша, оны адрондық материяның «қайнау нүктесі» деп қарастыруға болады. Оны Рольф Хагедорн ашқан. Хагедорн температурасының болу себебі – қолжетімді энергия мөлшерінің жеткілікті деңгейде болуы, бұл материя бөлшектерінің (кварк-антикварк) жұптарының вакуумнан спонтанды түрде пайда болуына мүмкіндік береді. Сөйтіп, қарапайым тұрғыдан алғанда, Хагедорн температурасындағы жүйеге қанша энергия салса, сонша энергияны сіңіре алады, себебі пайда болған кварктар жаңа еркіндік дәрежелерін қамтамасыз етеді, сондықтан Хагедорн температурасы абсолютті түрде өте жоғары болады. Дегенмен, егер бұл фаза кварктар ретінде қарастырылса, материя кварк материясына айналғандығы анық болады, оны одан әрі қыздыруға болады. Хагедорн температурасы, TH, шамамен 150 немесе шамамен 1.7, ең жеңіл адронның масса-энергиясынан сәл жоғары. Хагедорн температурасындағы немесе одан жоғары температурадағы материя жаңа бөлшектердің «от шарын» шығарады, олар өз кезегінде жаңа от шарын тудырады, ал шығарылған бөлшектер бөлшектерді анықтағыштарымен тіркеледі. Бұл кварк материясы CERN-дегі (Франция және Швейцария) SPS және LHC-дегі ауыр иондардың соқтығысуында, сондай-ақ Брукхейвен ұлттық зертханасындағы (АҚШ) RHIC-де анықталды. Ішектік теорияда адрон үшін емес, ішектер үшін жеке Хагедорн температурасын анықтауға болады. Бұл температура өте жоғары (1030 К) және негізінен теориялық қызығушылық тудырады.

Тарих

Хагедорн температурасын неміс физигі Рольф Хагедорн 1960 жылдары ЦЕРН-де (CERN) жұмыс істеген кезде ашқан. Оның адрон өндірісінің статистикалық бутстрап моделіндегі жұмысы, жүйедегі энергияның өсуі жаңа бөлшектердің пайда болуына себеп болатынын көрсетті, сондықтан соқтығысу энергиясының артуы температураны емес, жүйенің энтропиясын арттырады және "температура белгілі бір шекте тоқтап қалады".

Техникалық түсіндірме

Хагедорн температурасы – TH температурасы, одан жоғары күйлердің тығыздығы экспоненциалды түрде өсетін жүйеде бөлініс сомасы шексіздікке ұшырайды. Бұл шексіздік салдарынан, адамдар Хагедорн температурасынан жоғары температураның болуы мүмкін емес деген бұрыс қорытындыға келуі мүмкін, бұл оны абсолюттік ең жоғары температураға айналдырады, себебі мұндай температураға жету үшін шексіз мөлшерде энергия қажет болады.

Бұл пікірдің дұрыс еместігі тіпті Хагедорнға да мәлім болған. Сутек-антисутек жұптарын жасауға арналған бөлініс функциясы одан да жылдам шексіздікке ұшырайды, өйткені ол иондану энергиясы деңгейінде жинақталатын энергия деңгейлерінен шекті үлес алады. Бұл шексіздікке себеп болатын күйлер кеңістікте үлкен, себебі электрондар протондардан өте алыс орналасқан. Бұл шексіздік төмен температурада сутек-антисутек емес, протон/антипротон және электрон/антиэлектрон туындайтынын көрсетеді. Хагедорн температурасы – физикалық тұрғыдан нақты емес жағдайда, энергиясы E және шекті мөлшері бар экспоненциалды түрде көптеген түрлердің ең жоғары температурасы ғана. Күйлер санының экспоненциалды өсуі туралы ұғым бастапқыда конденсирленген зат физикасы саласында ұсынылған. Оны 1970-ші жылдардың басында Стивен Фрауцчи және Хагедорн жоғары энергия физикасына енгізді. Адрондық физикада Хагедорн температурасы – деконфайнмент температурасы болып табылады.

Сызық теориясында

Сызық теориясында бұл фазалық ауысуды көрсетеді: өте ұзын жіптердің көптеп пайда болатын ауысуы. Ол жіп кернеуінің мөлшерімен басқарылады, бұл жалғасу тұрақтысының белгілі бір дәрежесімен Планк шкаласынан кіші болады. Кернеуді Планк шкаласына қарағанда кішірек етіп реттеу арқылы, Хагедорн ауысуы Планк температурасынан әлдеқайда төмен болуы мүмкін. Әдеттегі біріктірілген жіптік модельдер мұны e=30 шамасында, Планк температурасынан екі рет кішірек деңгейде орналастырады. Ешқандай тәжірибеде мұндай температураға қол жеткізілген жоқ және бұл қазіргі, тіпті болжамды технологияның да мүмкіндігінен тыс.