Изучение столкновений тяжелых ионов

Для обычного вещества, такого, как вода, уравнение состояния можно определить на основе экспериментальных данных. Например, при атмосферном давлении и повышении температуры вода проходит через известную последовательность фазовых состояний: она твердая при температуре ниже 0 °С, жидкая вплоть до 100 °С, а затем превращается в пар. При значительно более высоких температурах (около 1000 °Q молекулы воды разрушаются в результате сильных столкновений и получается плазма, состоящая из заряженных ионов и электронов.

Полагают, что аналогичные фазовые состояния существуют и у горячего плотного ядерного вещества. Невозбужденное, т.е. нормальное, ядро очень похоже на жидкую капельку: отдельные нейтроны и протоны (известные под общим названием «нуклоны») движутся почти свободно внутри капельки, но редко «выскакивают» за се поверхность. В невозбужденном ядре, когда температура равна нулю, плотность составляет 2,8 • 1014 г/см3 и давление тоже равно нулю. (Давление должно быть равно нулю просто потому, что ядро «ничто не держит»: если бы давление было больше нуля, то ядро расширилось бы, а если бы давление было отрицательным, то оно бы сжалось.)

Изучение столкновений тяжелых ионов уже показало возможность перехода ядерного вещества в высокотемпературную, похожую на пар фазу, когда нуклоны движутся достаточно быстро и могут преодолевать удерживающие их вместе ядерные силы, т.е. наблюдается «закипание» ядерного вещества. При больших температурах сами нуклоны превращаются в частицы большей массы. Высказано предположение, что при высокой плотности, но сравнительно низкой температуре может возникнуть упорядоченная фаза ядерного вещества, аналогичная кристаллическому твердому телу. При еще большем сжатии или нагревании может произойти разрушение нуклонов и возникнет ядерный эквивалент плазмы: она будет состоять из кварков и глюонов — частиц, из которых построены нуклоны.

Даже используя пучки релятивистских тяжелых ионов, невозможно исследовать фазовую диаграмму ядерного вещества (как это можно делать с други

ми формами вещества), поскольку высокоэнергетическое столкновение двух ядер очень трудно контролировать, чтобы получить надежные экспериментальные данные. Два ядра «врезаются» друг в друга, и выделяется большое количество энергии, поэтому плотность, температура и давление возрастают.

 

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий