Введение
Температура, при которой функция разделения статистической механической системы расходится. Температура Хагедорна, TH, – это температура в теоретической физике, при которой адронная материя (то есть обычная материя) становится нестабильной и должна либо "испаряться", либо переходить в кварковую материю; таким образом, её можно рассматривать как "точку кипения" адронной материи. Она была открыта Рольфом Хагедорном. Температура Хагедорна существует, поскольку доступное количество энергии достаточно велико для спонтанного рождения пар частиц материи (кварк-антикварк) из вакуума. Следовательно, если рассматривать это наивно, система при температуре Хагедорна может поглощать сколько угодно энергии, поскольку образующиеся кварки предоставляют новые степени свободы, и, таким образом, температура Хагедорна представляет собой абсолютный предел нагрева. Однако, если рассматривать эту фазу как кварковую, становится очевидным, что материя превратилась в кварковую материю, которую можно нагревать дальше. Температура Хагедорна, TH, составляет приблизительно 150 МэВ или около 1,7 ТэВ, что лишь немного превышает массу-энергию самого лёгкого адрона – пиона. Материя при температуре Хагедорна или выше будет выбрасывать "огненные шары" из новых частиц, которые, в свою очередь, могут производить новые "огненные шары", а выброшенные частицы могут быть зарегистрированы детекторами частиц. Эта кварковая материя была обнаружена в столкновениях тяжёлых ионов в SPS и LHC в ЦЕРНе (Франция и Швейцария) и в RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). В теории струн отдельная температура Хагедорна может быть определена для струн, а не адронов. Эта температура чрезвычайно высока (1030 К) и представляет в основном теоретический интерес.
The Hagedorn temperature, TH, is the temperature in theoretical physics where hadronic matter (i. e. ordinary matter) is no longer stable, and must either "evaporate" or convert into quark matter; as such, it can be thought of as the "boiling point" of hadronic matter. It was discovered by Rolf Hagedorn. The Hagedorn temperature exists because the amount of energy available is high enough that matter particle (quark–antiquark) pairs can be spontaneously pulled from vacuum. Thus, naively considered, a system at Hagedorn temperature can accommodate as much energy as one can put in, because the formed quarks provide new degrees of freedom, and thus the Hagedorn temperature would be an impassable absolute hot. However, if this phase is viewed as quarks instead, it becomes apparent that the matter has transformed into quark matter, which can be further heated. The Hagedorn temperature, TH, is about 150 or about 1.7, little above the mass–energy of the lightest hadrons, the pion. Matter at Hagedorn temperature or above will spew out fireballs of new particles, which can again produce new fireballs, and the ejected particles can then be detected by particle detectors. This quark matter has been detected in heavy ion collisions at SPS and LHC in CERN (France and Switzerland) and at RHIC in Brookhaven National Laboratory (USA). In string theory, a separate Hagedorn temperature can be defined for strings rather than hadrons. This temperature is extremely high (1030 K) and thus of mainly theoretical interest.
История
Температура Хагедорна была открыта немецким физиком Рольфом Хагедорном в 1960-х годах, работая в ЦЕРНе. Его исследования статистической бутстрап-модели рождения адронов показали, что поскольку увеличение энергии в системе вызывает образование новых частиц, повышение энергии столкновения увеличивает энтропию системы, а не температуру, и "температура перестает расти, достигая предельного значения".
Техническое объяснение
Температура Хагедорна – это температура TH, выше которой функция разделения расходится в системе с экспоненциальным ростом плотности состояний. Из-за этой расходимости возникает ошибочное мнение о невозможности существования температур выше температуры Хагедорна, что привело бы к её интерпретации как абсолютной верхней границы температуры, поскольку для этого потребовалось бы бесконечное количество энергии.
Эта логика была хорошо известна как неверная ещё Хагедорну. Функция разделения для рождения пар водорода и антиводорода расходится ещё быстрее, поскольку вносит вклад от энергетических уровней, накапливающихся на энергии ионизации. Состояния, вызывающие расходимость, имеют большие пространственные размеры, так как электроны находятся на значительном расстоянии от протонов. Расходимость указывает на то, что при низких температурах образование водорода и антиводорода подавлено, и преобладают процессы рождения протонов/антипротонов и электронов/антиэлектронов. Температура Хагедорна является лишь предельной температурой в физически нереалистичном случае, когда существует экспоненциально большое количество частиц с энергией E и конечным размером. Идея экспоненциального роста числа состояний изначально возникла в физике конденсированного состояния и была перенесена в физику высоких энергий в начале 1970-х годов Стивеном Фраутши и Хагедорном. В адронной физике температура Хагедорна соответствует температуре деконфайнмента.
В теории струн
В теории струн это свидетельствует о фазовом переходе: переходе, при котором происходит обильное образование очень длинных струн. Этот переход определяется величиной напряжения струны, которая меньше планковской шкалы на некоторую степень константы связи. Уменьшая напряжение по сравнению с планковской шкалой, можно добиться того, что переход Хагедорна будет значительно ниже планковской температуры. В традиционных моделях великого объединения струн он находится на уровне e=30, что на два порядка меньше планковской температуры. Такие температуры не были достигнуты ни в одном эксперименте и недостижимы для современных, и даже обозримых технологий.