क्वार्क पदार्थ: Difference between revisions

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[[क्वार्क]] पदार्थ या क्यूसीडी पदार्थ ([[क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स]]) पदार्थ के कई काल्पनिक [[चरण (पदार्थ)]] को संदर्भित करता है जिनकी [[स्वतंत्रता की डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान)]] में क्वार्क और ग्लूऑन शामिल हैं, जिनमें से प्रमुख उदाहरण क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा है|क्वार्क- ग्लूऑन प्लाज्मा.<ref>{{Cite book|last1=Letessier|first1=Jean|url=https://www.cambridge.org/core/product/identifier/9780511534997/type/book|title=Hadrons and Quark–Gluon Plasma|last2=Rafelski|first2=Johann|publisher=Cambridge University Press|year=2002|isbn=978-0-521-38536-7|edition=1|doi=10.1017/cbo9780511534997}}</ref> 2019, 2020 और 2021 में सम्मेलनों की कई श्रृंखलाएँ इस विषय पर समर्पित थीं। <ref>{{Cite web|title=Quark Matter 2021: The 29th International Conference on Ultrarelativistic Nucleus-Nucleus Collisions|url=https://indico.cern.ch/event/895086/|access-date=2020-06-26|website=Indico}}</ref><ref>{{Cite web|title=CPOD2020 - International Conference on Critical Point and Onset of Deconfinement|url=https://indico.cern.ch/event/851194/|access-date=2020-06-26|website=Indico|date=4 May 2020 }}</ref><ref>{{Cite web|title=Strangeness in Quark Matter 2019|url=https://indico.cern.ch/event/755366/|access-date=2020-06-26|website=Indico|date=9 June 2019 }}</ref>
[[क्वार्क]] पदार्थ या क्यूसीडी पदार्थ ([[क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स]]) पदार्थ के कई काल्पनिक [[चरण (पदार्थ)]] को संदर्भित करता है जिनकी [[स्वतंत्रता की डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान)]] में क्वार्क और ग्लूऑन शामिल हैं, जिनमें से प्रमुख उदाहरण क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा है|क्वार्क- ग्लूऑन प्लाज्मा.<ref>{{Cite book|last1=Letessier|first1=Jean|url=https://www.cambridge.org/core/product/identifier/9780511534997/type/book|title=Hadrons and Quark–Gluon Plasma|last2=Rafelski|first2=Johann|publisher=Cambridge University Press|year=2002|isbn=978-0-521-38536-7|edition=1|doi=10.1017/cbo9780511534997}}</ref> 2019, 2020 और 2021 में सम्मेलनों की कई श्रृंखलाएँ इस विषय पर समर्पित थीं। <ref>{{Cite web|title=Quark Matter 2021: The 29th International Conference on Ultrarelativistic Nucleus-Nucleus Collisions|url=https://indico.cern.ch/event/895086/|access-date=2020-06-26|website=Indico}}</ref><ref>{{Cite web|title=CPOD2020 - International Conference on Critical Point and Onset of Deconfinement|url=https://indico.cern.ch/event/851194/|access-date=2020-06-26|website=Indico|date=4 May 2020 }}</ref><ref>{{Cite web|title=Strangeness in Quark Matter 2019|url=https://indico.cern.ch/event/755366/|access-date=2020-06-26|website=Indico|date=9 June 2019 }}</ref>
क्वार्क अत्यधिक उच्च तापमान और/या घनत्व पर क्वार्क पदार्थ में मुक्त हो जाते हैं, और उनमें से कुछ अभी भी केवल सैद्धांतिक हैं क्योंकि उन्हें इतनी चरम स्थितियों की आवश्यकता होती है कि उन्हें किसी भी प्रयोगशाला में उत्पादित नहीं किया जा सकता है, खासकर संतुलन स्थितियों में तो नहीं। इन चरम स्थितियों के तहत, पदार्थ की परिचित संरचना, जहां मूल घटक [[परमाणु नाभिक]] ([[न्यूक्लियॉन]] से युक्त जो क्वार्क की बंधी अवस्थाएं हैं) और इलेक्ट्रॉन हैं, बाधित हो जाती है। क्वार्क पदार्थ में क्वार्कों को ही स्वतंत्रता की मूल कोटि के रूप में मानना ​​अधिक उपयुक्त है।
क्वार्क अत्यधिक उच्च तापमान और/या घनत्व पर क्वार्क पदार्थ में मुक्त हो जाते हैं, और उनमें से कुछ अभी भी केवल सैद्धांतिक हैं क्योंकि उन्हें इतनी चरम स्थितियों की आवश्यकता होती है कि उन्हें किसी भी प्रयोगशाला में उत्पादित नहीं किया जा सकता है, खासकर संतुलन स्थितियों में तो नहीं। इन चरम स्थितियों के तहत, पदार्थ की परिचित संरचना, जहां मूल घटक [[परमाणु नाभिक]] ([[न्यूक्लियॉन]] से युक्त जो क्वार्क की बंधी अवस्थाएं हैं) और इलेक्ट्रॉन हैं, बाधित हो जाती है। क्वार्क पदार्थ में क्वार्कों को ही स्वतंत्रता की मूल कोटि के रूप में मानना ​​अधिक उपयुक्त है।


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हालाँकि, जब तापमान QCD ऊर्जा पैमाने (आदेश 10 का [[इलेक्ट्रॉनवोल्ट]]) तक पहुँच जाता है<sup>12</sup>[[केल्विन]]) या घनत्व उस बिंदु तक बढ़ जाता है जहां औसत अंतर-क्वार्क पृथक्करण 1 एफएम (क्वार्क [[रासायनिक क्षमता]] μ लगभग 400 MeV) से कम होता है, हैड्रॉन अपने घटक क्वार्क में पिघल जाते हैं, और मजबूत अंतःक्रिया बन जाती है भौतिकी की प्रमुख विशेषता. ऐसे चरणों को क्वार्क पदार्थ या क्यूसीडी पदार्थ कहा जाता है।
हालाँकि, जब तापमान QCD ऊर्जा पैमाने (आदेश 10 का [[इलेक्ट्रॉनवोल्ट]]) तक पहुँच जाता है<sup>12</sup>[[केल्विन]]) या घनत्व उस बिंदु तक बढ़ जाता है जहां औसत अंतर-क्वार्क पृथक्करण 1 एफएम (क्वार्क [[रासायनिक क्षमता]] μ लगभग 400 MeV) से कम होता है, हैड्रॉन अपने घटक क्वार्क में पिघल जाते हैं, और मजबूत अंतःक्रिया बन जाती है भौतिकी की प्रमुख विशेषता. ऐसे चरणों को क्वार्क पदार्थ या क्यूसीडी पदार्थ कहा जाता है।


रंग बल की ताकत क्वार्क पदार्थ के गुणों को गैस या प्लाज्मा के विपरीत बनाती है, इसके बजाय पदार्थ की स्थिति को तरल की याद दिलाती है। उच्च घनत्व पर, क्वार्क पदार्थ एक [[फर्मी तरल सिद्धांत]] है, लेकिन उच्च घनत्व और 10 से कम तापमान पर रंगीन अतिचालकता प्रदर्शित करने की भविष्यवाणी की गई है।<sup>12</sup>के.
रंग बल की ताकत क्वार्क पदार्थ के गुणों को गैस या प्लाज्मा के विपरीत बनाती है, इसके बजाय पदार्थ की स्थिति को तरल की याद दिलाती है। उच्च घनत्व पर, क्वार्क पदार्थ [[फर्मी तरल सिद्धांत]] है, लेकिन उच्च घनत्व और 10 से कम तापमान पर रंगीन अतिचालकता प्रदर्शित करने की भविष्यवाणी की गई है।<sup>12</sup>के.


{{unsolved|physics|QCD in the non-[[Perturbation theory (quantum mechanics)|perturbative]] regime: '''quark matter'''. The equations of QCD predict that a [[quark–gluon plasma|sea of quarks and gluons]] should be formed at high temperature and density. What are the properties of this [[phase of matter]]?}}
{{unsolved|physics|QCD in the non-[[Perturbation theory (quantum mechanics)|perturbative]] regime: '''quark matter'''. The equations of QCD predict that a [[quark–gluon plasma|sea of quarks and gluons]] should be formed at high temperature and density. What are the properties of this [[phase of matter]]?}}
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* [[महा विस्फोट]] सिद्धांत के अनुसार, प्रारंभिक ब्रह्मांड में उच्च तापमान पर जब ब्रह्मांड केवल कुछ दसियों माइक्रोसेकंड पुराना था, पदार्थ के चरण ने क्वार्क पदार्थ के गर्म चरण का रूप ले लिया, जिसे क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा (क्यूजीपी) कहा जाता है। .<ref>See ''"Hadrons and quark-gluon plasma"'' for example.</ref>
* [[महा विस्फोट]] सिद्धांत के अनुसार, प्रारंभिक ब्रह्मांड में उच्च तापमान पर जब ब्रह्मांड केवल कुछ दसियों माइक्रोसेकंड पुराना था, पदार्थ के चरण ने क्वार्क पदार्थ के गर्म चरण का रूप ले लिया, जिसे क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा (क्यूजीपी) कहा जाता है। .<ref>See ''"Hadrons and quark-gluon plasma"'' for example.</ref>
* सघन तारे ([[न्यूट्रॉन स्टार]])। एक न्यूट्रॉन तारा 10 से अधिक ठंडा होता है<sup>12</sup>K, लेकिन गुरुत्वाकर्षण पतन ने इसे इतने उच्च घनत्व तक संकुचित कर दिया है, कि यह अनुमान लगाना उचित है कि क्वार्क पदार्थ कोर में मौजूद हो सकता है।<ref>Shapiro and Teukolsky: ''Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects'', Wiley 2008</ref> अधिकतर या पूरी तरह से क्वार्क पदार्थ से बने सघन तारे [[क्वार्क तारा]] या अजीब तारे कहलाते हैं।
* सघन तारे ([[न्यूट्रॉन स्टार]])। न्यूट्रॉन तारा 10 से अधिक ठंडा होता है<sup>12</sup>K, लेकिन गुरुत्वाकर्षण पतन ने इसे इतने उच्च घनत्व तक संकुचित कर दिया है, कि यह अनुमान लगाना उचित है कि क्वार्क पदार्थ कोर में मौजूद हो सकता है।<ref>Shapiro and Teukolsky: ''Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects'', Wiley 2008</ref> अधिकतर या पूरी तरह से क्वार्क पदार्थ से बने सघन तारे [[क्वार्क तारा]] या अजीब तारे कहलाते हैं।
* क्यूसीडी पदार्थ [[गामा-किरण विस्फोट]] के [[हाइपरनोवा]] के भीतर मौजूद हो सकता है, जहां तापमान 6.7 x 10 तक उच्च होता है<sup>13</sup>K उत्पन्न हो सकता है.
* क्यूसीडी पदार्थ [[गामा-किरण विस्फोट]] के [[हाइपरनोवा]] के भीतर मौजूद हो सकता है, जहां तापमान 6.7 x 10 तक उच्च होता है<sup>13</sup>K उत्पन्न हो सकता है.


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प्रयोगशाला प्रयोगों से पता चलता है कि [[ऊपरी वायुमंडल]] में भारी उत्कृष्ट गैस नाभिक के साथ अपरिहार्य संपर्क से क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का निर्माण होगा।
प्रयोगशाला प्रयोगों से पता चलता है कि [[ऊपरी वायुमंडल]] में भारी उत्कृष्ट गैस नाभिक के साथ अपरिहार्य संपर्क से क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का निर्माण होगा।
* लगभग 300 से अधिक बैरियन संख्या वाला क्वार्क पदार्थ परमाणु पदार्थ की तुलना में अधिक स्थिर हो सकता है। बेरियोनिक पदार्थ का यह रूप संभवतः स्थिरता का एक महाद्वीप बना सकता है।<ref>{{cite journal |last1=Holdom |first1=Bob |last2=Ren |first2=Jing |last3=Zhang |first3=Chen |title=क्वार्क पदार्थ अजीब नहीं हो सकता|journal=Physical Review Letters |date=31 May 2018 |volume=120 |issue=22 |pages=222001 |doi=10.1103/PhysRevLett.120.222001|pmid=29906186 |bibcode=2018PhRvL.120v2001H |arxiv=1707.06610 |s2cid=49216916 }}</ref>
* लगभग 300 से अधिक बैरियन संख्या वाला क्वार्क पदार्थ परमाणु पदार्थ की तुलना में अधिक स्थिर हो सकता है। बेरियोनिक पदार्थ का यह रूप संभवतः स्थिरता का महाद्वीप बना सकता है।<ref>{{cite journal |last1=Holdom |first1=Bob |last2=Ren |first2=Jing |last3=Zhang |first3=Chen |title=क्वार्क पदार्थ अजीब नहीं हो सकता|journal=Physical Review Letters |date=31 May 2018 |volume=120 |issue=22 |pages=222001 |doi=10.1103/PhysRevLett.120.222001|pmid=29906186 |bibcode=2018PhRvL.120v2001H |arxiv=1707.06610 |s2cid=49216916 }}</ref>




===प्रयोगशाला प्रयोग===
===प्रयोगशाला प्रयोग===
[[File:Alicelead3.jpg|thumb|एलएचसी के साथ पहली लीड-आयन टक्करों में से एक से कण मलबे का प्रक्षेप पथ, जैसा कि ऐलिस द्वारा रिकॉर्ड किया गया है: एक बड़ा आयन कोलाइडर प्रयोग डिटेक्टर। टकराव के बिंदु पर क्वार्क पदार्थ की अत्यंत संक्षिप्त उपस्थिति का अनुमान प्रक्षेप पथ के आँकड़ों से लगाया जाता है।]]भले ही क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा केवल तापमान और/या दबाव की अत्यधिक चरम स्थितियों में ही हो सकता है, इसका सक्रिय रूप से [[कण कोलाइडर]] पर अध्ययन किया जा रहा है, जैसे सीईआरएन में [[ लार्ज हैड्रान कोलाइडर ]] लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर और [[सापेक्षतावादी भारी आयन कोलाइडर]] रिलेटिविस्टिक हेवी आयन कोलाइडर [[ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला]] में।
[[File:Alicelead3.jpg|thumb|एलएचसी के साथ पहली लीड-आयन टक्करों में से से कण मलबे का प्रक्षेप पथ, जैसा कि ऐलिस द्वारा रिकॉर्ड किया गया है: बड़ा आयन कोलाइडर प्रयोग डिटेक्टर। टकराव के बिंदु पर क्वार्क पदार्थ की अत्यंत संक्षिप्त उपस्थिति का अनुमान प्रक्षेप पथ के आँकड़ों से लगाया जाता है।]]भले ही क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा केवल तापमान और/या दबाव की अत्यधिक चरम स्थितियों में ही हो सकता है, इसका सक्रिय रूप से [[कण कोलाइडर]] पर अध्ययन किया जा रहा है, जैसे सीईआरएन में [[ लार्ज हैड्रान कोलाइडर |लार्ज हैड्रान कोलाइडर]] लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर और [[सापेक्षतावादी भारी आयन कोलाइडर]] रिलेटिविस्टिक हेवी आयन कोलाइडर [[ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला]] में।


इन टकरावों में, प्लाज़्मा अपने आप विघटित होने से पहले बहुत ही कम समय के लिए होता है। बड़े कण डिटेक्टरों के साथ टकराव क्षेत्र से निकलने वाले मलबे का पता लगाकर प्लाज्मा की भौतिक विशेषताओं का अध्ययन किया जाता है <ref>{{cite web|url=http://home.cern/about/experiments/alice|title=ऐलिस|publisher=CERN |access-date= 16 December 2015}}</ref><ref>See ''"Hunting the quark gluoan plasma"'' as an example of the research at RHIC.</ref>
इन टकरावों में, प्लाज़्मा अपने आप विघटित होने से पहले बहुत ही कम समय के लिए होता है। बड़े कण डिटेक्टरों के साथ टकराव क्षेत्र से निकलने वाले मलबे का पता लगाकर प्लाज्मा की भौतिक विशेषताओं का अध्ययन किया जाता है <ref>{{cite web|url=http://home.cern/about/experiments/alice|title=ऐलिस|publisher=CERN |access-date= 16 December 2015}}</ref><ref>See ''"Hunting the quark gluoan plasma"'' as an example of the research at RHIC.</ref>
बहुत उच्च ऊर्जा पर [[भारी-आयन टकराव]] अंतरिक्ष के छोटे अल्पकालिक क्षेत्रों का निर्माण कर सकते हैं जिनकी ऊर्जा घनत्व ब्रह्मांड के कालक्रम # क्वार्क युग | 20-माइक्रो-सेकंड-पुराने ब्रह्मांड के बराबर है। इसे उच्च गति पर सीसा नाभिक जैसे भारी नाभिकों से टकराकर हासिल किया गया है, और क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के गठन का पहली बार दावा फरवरी 2000 में सीईआरएन में [[सुपर प्रोटोन सिंक्रोट्रॉन]] त्वरक से आया था।<ref>{{cite arXiv|eprint=nucl-th/0002042|last1=Heinz|first1=Ulrich|title=Evidence for a New State of Matter: An Assessment of the Results from the CERN Lead Beam Programme|last2=Jacob|first2=Maurice|year=2000}}</ref>
बहुत उच्च ऊर्जा पर [[भारी-आयन टकराव]] अंतरिक्ष के छोटे अल्पकालिक क्षेत्रों का निर्माण कर सकते हैं जिनकी ऊर्जा घनत्व ब्रह्मांड के कालक्रम # क्वार्क युग | 20-माइक्रो-सेकंड-पुराने ब्रह्मांड के बराबर है। इसे उच्च गति पर सीसा नाभिक जैसे भारी नाभिकों से टकराकर हासिल किया गया है, और क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के गठन का पहली बार दावा फरवरी 2000 में सीईआरएन में [[सुपर प्रोटोन सिंक्रोट्रॉन]] त्वरक से आया था।<ref>{{cite arXiv|eprint=nucl-th/0002042|last1=Heinz|first1=Ulrich|title=Evidence for a New State of Matter: An Assessment of the Results from the CERN Lead Beam Programme|last2=Jacob|first2=Maurice|year=2000}}</ref>
यह कार्य अधिक शक्तिशाली त्वरक पर जारी रखा गया है, जैसे कि अमेरिका में आरएचआईसी, और 2010 तक स्विट्जरलैंड और फ्रांस के सीमा क्षेत्र में स्थित सीईआरएन में यूरोपीय एलएचसी पर। इस बात के अच्छे प्रमाण हैं कि आरएचआईसी में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का भी उत्पादन किया गया है।<ref>{{cite arXiv|eprint=nucl-th/0508062|last1=Heinz|first1=Ulrich|title=Quark Matter 2005 – Theoretical Summary|last2=Jacob|first2=Maurice|year=2005}}</ref>
यह कार्य अधिक शक्तिशाली त्वरक पर जारी रखा गया है, जैसे कि अमेरिका में आरएचआईसी, और 2010 तक स्विट्जरलैंड और फ्रांस के सीमा क्षेत्र में स्थित सीईआरएन में यूरोपीय एलएचसी पर। इस बात के अच्छे प्रमाण हैं कि आरएचआईसी में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का भी उत्पादन किया गया है।<ref>{{cite arXiv|eprint=nucl-th/0508062|last1=Heinz|first1=Ulrich|title=Quark Matter 2005 – Theoretical Summary|last2=Jacob|first2=Maurice|year=2005}}</ref>




==ऊष्मप्रवैगिकी==
==ऊष्मप्रवैगिकी==


क्वार्क पदार्थ के थर्मोडायनामिक्स को समझने का संदर्भ कण भौतिकी का मानक मॉडल है, जिसमें क्वार्क के छह अलग-अलग [[स्वाद (कण भौतिकी)]] के साथ-साथ [[इलेक्ट्रॉन]] और [[ न्युट्रीनो ]] जैसे [[लेपटोन]] भी शामिल हैं। ये मजबूत अंतःक्रिया, [[विद्युत]] चुंबकत्व और [[कमजोर अंतःक्रिया]] के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं जो क्वार्क के एक स्वाद को दूसरे में बदलने की अनुमति देता है। विद्युत आवेश ले जाने वाले कणों के बीच विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया होती है; रंग आवेश वाले कणों के बीच मजबूत अंतःक्रिया होती है।
क्वार्क पदार्थ के थर्मोडायनामिक्स को समझने का संदर्भ कण भौतिकी का मानक मॉडल है, जिसमें क्वार्क के छह अलग-अलग [[स्वाद (कण भौतिकी)]] के साथ-साथ [[इलेक्ट्रॉन]] और [[ न्युट्रीनो |न्युट्रीनो]] जैसे [[लेपटोन]] भी शामिल हैं। ये मजबूत अंतःक्रिया, [[विद्युत]] चुंबकत्व और [[कमजोर अंतःक्रिया]] के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं जो क्वार्क के स्वाद को दूसरे में बदलने की अनुमति देता है। विद्युत आवेश ले जाने वाले कणों के बीच विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया होती है; रंग आवेश वाले कणों के बीच मजबूत अंतःक्रिया होती है।


क्वार्क पदार्थ का सही थर्मोडायनामिक उपचार भौतिक संदर्भ पर निर्भर करता है। लंबी अवधि (थर्मोडायनामिक सीमा) के लिए मौजूद बड़ी मात्रा के लिए, हमें इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए कि मानक मॉडल में एकमात्र संरक्षित चार्ज क्वार्क संख्या (बैरियन संख्या के बराबर), इलेक्ट्रिक चार्ज, आठ [[रंग प्रभार]] हैं। और लेप्टान संख्या. इनमें से प्रत्येक में एक संबद्ध रासायनिक क्षमता हो सकती है। हालाँकि, पदार्थ की बड़ी मात्रा विद्युतीय और रंग-तटस्थ होनी चाहिए, जो विद्युत और रंग आवेश रासायनिक क्षमता को निर्धारित करती है। यह एक त्रि-आयामी [[चरण स्थान]] छोड़ता है, जो क्वार्क रासायनिक क्षमता, लेप्टान रासायनिक क्षमता और तापमान द्वारा मानकीकृत होता है।
क्वार्क पदार्थ का सही थर्मोडायनामिक उपचार भौतिक संदर्भ पर निर्भर करता है। लंबी अवधि (थर्मोडायनामिक सीमा) के लिए मौजूद बड़ी मात्रा के लिए, हमें इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए कि मानक मॉडल में एकमात्र संरक्षित चार्ज क्वार्क संख्या (बैरियन संख्या के बराबर), इलेक्ट्रिक चार्ज, आठ [[रंग प्रभार]] हैं। और लेप्टान संख्या. इनमें से प्रत्येक में संबद्ध रासायनिक क्षमता हो सकती है। हालाँकि, पदार्थ की बड़ी मात्रा विद्युतीय और रंग-तटस्थ होनी चाहिए, जो विद्युत और रंग आवेश रासायनिक क्षमता को निर्धारित करती है। यह त्रि-आयामी [[चरण स्थान]] छोड़ता है, जो क्वार्क रासायनिक क्षमता, लेप्टान रासायनिक क्षमता और तापमान द्वारा मानकीकृत होता है।


सघन तारों में क्वार्क पदार्थ घन किलोमीटर में व्याप्त होगा और लाखों वर्षों तक अस्तित्व में रहेगा, इसलिए थर्मोडायनामिक सीमा उपयुक्त है। हालाँकि, न्यूट्रिनो भाग जाते हैं, लेप्टान संख्या का उल्लंघन करते हैं, इसलिए कॉम्पैक्ट सितारों में क्वार्क पदार्थ के लिए चरण स्थान में केवल दो आयाम होते हैं, तापमान (टी) और क्वार्क संख्या रासायनिक क्षमता μ। एक स्ट्रेंजलेट बड़ी मात्रा की थर्मोडायनामिक सीमा में नहीं है, इसलिए यह एक विदेशी नाभिक की तरह है: इसमें विद्युत आवेश हो सकता है।
सघन तारों में क्वार्क पदार्थ घन किलोमीटर में व्याप्त होगा और लाखों वर्षों तक अस्तित्व में रहेगा, इसलिए थर्मोडायनामिक सीमा उपयुक्त है। हालाँकि, न्यूट्रिनो भाग जाते हैं, लेप्टान संख्या का उल्लंघन करते हैं, इसलिए कॉम्पैक्ट सितारों में क्वार्क पदार्थ के लिए चरण स्थान में केवल दो आयाम होते हैं, तापमान (टी) और क्वार्क संख्या रासायनिक क्षमता μ। स्ट्रेंजलेट बड़ी मात्रा की थर्मोडायनामिक सीमा में नहीं है, इसलिए यह विदेशी नाभिक की तरह है: इसमें विद्युत आवेश हो सकता है।


भारी-आयन टक्कर न तो बड़ी मात्रा की थर्मोडायनामिक सीमा में होती है और न ही लंबे समय तक। इस सवाल को एक तरफ रखते हुए कि क्या यह थर्मोडायनामिक्स को लागू करने के लिए पर्याप्त रूप से संतुलित है, निश्चित रूप से कमजोर इंटरैक्शन होने के लिए पर्याप्त समय नहीं है, इसलिए स्वाद संरक्षित है, और सभी छह क्वार्क स्वादों के लिए स्वतंत्र रासायनिक क्षमताएं हैं। प्रारंभिक स्थितियाँ (टक्कर का [[प्रभाव पैरामीटर]], टकराने वाले नाभिक में ऊपर और नीचे क्वार्क की संख्या, और तथ्य यह है कि उनमें अन्य स्वादों के क्वार्क नहीं होते हैं) रासायनिक क्षमता निर्धारित करते हैं। (इस अनुभाग का संदर्भ:<ref name='RMP'/><ref name='Rischke'/>).
भारी-आयन टक्कर न तो बड़ी मात्रा की थर्मोडायनामिक सीमा में होती है और न ही लंबे समय तक। इस सवाल को तरफ रखते हुए कि क्या यह थर्मोडायनामिक्स को लागू करने के लिए पर्याप्त रूप से संतुलित है, निश्चित रूप से कमजोर इंटरैक्शन होने के लिए पर्याप्त समय नहीं है, इसलिए स्वाद संरक्षित है, और सभी छह क्वार्क स्वादों के लिए स्वतंत्र रासायनिक क्षमताएं हैं। प्रारंभिक स्थितियाँ (टक्कर का [[प्रभाव पैरामीटर]], टकराने वाले नाभिक में ऊपर और नीचे क्वार्क की संख्या, और तथ्य यह है कि उनमें अन्य स्वादों के क्वार्क नहीं होते हैं) रासायनिक क्षमता निर्धारित करते हैं। (इस अनुभाग का संदर्भ:<ref name='RMP'/><ref name='Rischke'/>).


==चरण आरेख==
==चरण आरेख==
[[File:QCD phase diagram.png|thumb|300px|right|क्यूसीडी पदार्थ के चरण आरेख का अनुमानित रूप, ऊर्ध्वाधर अक्ष पर तापमान और क्षैतिज अक्ष पर क्वार्क रासायनिक क्षमता, दोनों मेगा-[[ यह इलेक्ट्रॉनिक था ]] में।<ref name='RMP'/>]]क्वार्क पदार्थ का [[चरण आरेख]] प्रयोगात्मक या सैद्धांतिक रूप से अच्छी तरह से ज्ञात नहीं है। का एक सामान्य रूप से अनुमानित रूप
[[File:QCD phase diagram.png|thumb|300px|right|क्यूसीडी पदार्थ के चरण आरेख का अनुमानित रूप, ऊर्ध्वाधर अक्ष पर तापमान और क्षैतिज अक्ष पर क्वार्क रासायनिक क्षमता, दोनों मेगा-[[ यह इलेक्ट्रॉनिक था | यह इलेक्ट्रॉनिक था]] में।<ref name='RMP'/>]]क्वार्क पदार्थ का [[चरण आरेख]] प्रयोगात्मक या सैद्धांतिक रूप से अच्छी तरह से ज्ञात नहीं है। का सामान्य रूप से अनुमानित रूप
चरण आरेख दाईं ओर के चित्र में दिखाया गया है।<ref name='RMP'>{{cite journal|author1=Alford, Mark G.|author2=Schmitt, Andreas|author3=Rajagopal, Krishna|author4=Schäfer, Thomas|title=घने क्वार्क पदार्थ में रंग अतिचालकता|arxiv=0709.4635 |journal=Reviews of Modern Physics |volume=80|issue=4 |pages=1455–1515 |year=2008|doi=10.1103/RevModPhys.80.1455|bibcode=2008RvMP...80.1455A|s2cid=14117263}}</ref> यह एक कॉम्पैक्ट स्टार में पदार्थ पर लागू होता है, जहां एकमात्र प्रासंगिक थर्मोडायनामिक क्षमता क्वार्क रासायनिक क्षमता # मौलिक कण रासायनिक क्षमता μ और [[तापमान]] टी है।
चरण आरेख दाईं ओर के चित्र में दिखाया गया है।<ref name='RMP'>{{cite journal|author1=Alford, Mark G.|author2=Schmitt, Andreas|author3=Rajagopal, Krishna|author4=Schäfer, Thomas|title=घने क्वार्क पदार्थ में रंग अतिचालकता|arxiv=0709.4635 |journal=Reviews of Modern Physics |volume=80|issue=4 |pages=1455–1515 |year=2008|doi=10.1103/RevModPhys.80.1455|bibcode=2008RvMP...80.1455A|s2cid=14117263}}</ref> यह कॉम्पैक्ट स्टार में पदार्थ पर लागू होता है, जहां एकमात्र प्रासंगिक थर्मोडायनामिक क्षमता क्वार्क रासायनिक क्षमता # मौलिक कण रासायनिक क्षमता μ और [[तापमान]] टी है।


मार्गदर्शन के लिए यह भारी-आयन टकरावों और प्रारंभिक ब्रह्मांड में μ और T के विशिष्ट मूल्यों को भी दर्शाता है। उन पाठकों के लिए जो रासायनिक क्षमता की अवधारणा से परिचित नहीं हैं, सिस्टम में क्वार्क और एंटीक्वार्क के बीच असंतुलन के माप के रूप में μ के बारे में सोचना उपयोगी है। उच्च μ का अर्थ है एंटीक्वार्क की तुलना में क्वार्क के पक्ष में मजबूत पूर्वाग्रह। कम तापमान पर कोई एंटीक्वार्क नहीं होते हैं, और फिर उच्च μ का मतलब आम तौर पर क्वार्क का उच्च घनत्व होता है।
मार्गदर्शन के लिए यह भारी-आयन टकरावों और प्रारंभिक ब्रह्मांड में μ और T के विशिष्ट मूल्यों को भी दर्शाता है। उन पाठकों के लिए जो रासायनिक क्षमता की अवधारणा से परिचित नहीं हैं, सिस्टम में क्वार्क और एंटीक्वार्क के बीच असंतुलन के माप के रूप में μ के बारे में सोचना उपयोगी है। उच्च μ का अर्थ है एंटीक्वार्क की तुलना में क्वार्क के पक्ष में मजबूत पूर्वाग्रह। कम तापमान पर कोई एंटीक्वार्क नहीं होते हैं, और फिर उच्च μ का मतलब आम तौर पर क्वार्क का उच्च घनत्व होता है।


जैसा कि हम जानते हैं कि साधारण परमाणु पदार्थ वास्तव में एक मिश्रित चरण है, परमाणु पदार्थ (नाभिक) की बूंदें निर्वात से घिरी होती हैं, जो निर्वात और परमाणु पदार्थ के बीच कम तापमान चरण सीमा पर μ = 310 MeV और T शून्य के करीब मौजूद होती हैं। यदि हम तापमान को कम रखते हुए क्वार्क घनत्व बढ़ाते हैं (यानी μ बढ़ाते हैं), तो हम अधिक से अधिक संपीड़ित परमाणु पदार्थ के चरण में चले जाते हैं। इस पथ का अनुसरण न्यूट्रॉन तारे में अधिक से अधिक गहराई तक धँसने के समान है।
जैसा कि हम जानते हैं कि साधारण परमाणु पदार्थ वास्तव में मिश्रित चरण है, परमाणु पदार्थ (नाभिक) की बूंदें निर्वात से घिरी होती हैं, जो निर्वात और परमाणु पदार्थ के बीच कम तापमान चरण सीमा पर μ = 310 MeV और T शून्य के करीब मौजूद होती हैं। यदि हम तापमान को कम रखते हुए क्वार्क घनत्व बढ़ाते हैं (यानी μ बढ़ाते हैं), तो हम अधिक से अधिक संपीड़ित परमाणु पदार्थ के चरण में चले जाते हैं। इस पथ का अनुसरण न्यूट्रॉन तारे में अधिक से अधिक गहराई तक धँसने के समान है।


अंततः, μ के अज्ञात क्रांतिक मान पर, क्वार्क पदार्थ में संक्रमण होता है। अति-उच्च घनत्व पर हम रंग-सुपरकंडक्टिविटी के [[रंग-स्वाद लॉकिंग]]|रंग-स्वाद-लॉक (सीएफएल) चरण|रंग-सुपरकंडक्टिंग क्वार्क पदार्थ को खोजने की उम्मीद करते हैं। मध्यवर्ती घनत्व पर हम कुछ अन्य चरणों (चित्र में गैर-सीएफएल क्वार्क तरल लेबल) की अपेक्षा करते हैं जिनकी प्रकृति वर्तमान में अज्ञात है।<ref name='RMP'/><ref name='Rischke'/>वे रंग-सुपरकंडक्टिंग क्वार्क पदार्थ के अन्य रूप, या कुछ अलग हो सकते हैं।
अंततः, μ के अज्ञात क्रांतिक मान पर, क्वार्क पदार्थ में संक्रमण होता है। अति-उच्च घनत्व पर हम रंग-सुपरकंडक्टिविटी के [[रंग-स्वाद लॉकिंग]]|रंग-स्वाद-लॉक (सीएफएल) चरण|रंग-सुपरकंडक्टिंग क्वार्क पदार्थ को खोजने की उम्मीद करते हैं। मध्यवर्ती घनत्व पर हम कुछ अन्य चरणों (चित्र में गैर-सीएफएल क्वार्क तरल लेबल) की अपेक्षा करते हैं जिनकी प्रकृति वर्तमान में अज्ञात है।<ref name='RMP'/><ref name='Rischke'/> वे रंग-सुपरकंडक्टिंग क्वार्क पदार्थ के अन्य रूप, या कुछ अलग हो सकते हैं।


अब, चरण आरेख के निचले बाएं कोने से शुरू करने की कल्पना करें, निर्वात में जहां μ = T = 0। यदि हम एंटीक्वार्क पर क्वार्क के लिए कोई प्राथमिकता पेश किए बिना सिस्टम को गर्म करते हैं, तो यह टी अक्ष के साथ लंबवत ऊपर की ओर बढ़ने के अनुरूप है। सबसे पहले, क्वार्क अभी भी सीमित हैं और हम हैड्रोन (ज्यादातर [[ पिओन ]]) की एक गैस बनाते हैं। फिर T = 150 MeV के आसपास क्वार्क ग्लूऑन प्लाज्मा का एक क्रॉसओवर होता है: थर्मल उतार-चढ़ाव पियोन को तोड़ देता है, और हमें क्वार्क, एंटीक्वार्क और ग्लूऑन की गैस मिलती है, साथ ही हल्के कण जैसे फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन, आदि मिलते हैं। इस पथ का अनुसरण समय में बहुत पीछे की यात्रा (कहने के लिए) से मेल खाता है, बड़े धमाके के तुरंत बाद ब्रह्मांड की स्थिति तक (जहां एंटीक्वार्क के मुकाबले क्वार्क के लिए बहुत कम प्राथमिकता थी)।
अब, चरण आरेख के निचले बाएं कोने से शुरू करने की कल्पना करें, निर्वात में जहां μ = T = 0। यदि हम एंटीक्वार्क पर क्वार्क के लिए कोई प्राथमिकता पेश किए बिना सिस्टम को गर्म करते हैं, तो यह टी अक्ष के साथ लंबवत ऊपर की ओर बढ़ने के अनुरूप है। सबसे पहले, क्वार्क अभी भी सीमित हैं और हम हैड्रोन (ज्यादातर [[ पिओन |पिओन]] ) की गैस बनाते हैं। फिर T = 150 MeV के आसपास क्वार्क ग्लूऑन प्लाज्मा का क्रॉसओवर होता है: थर्मल उतार-चढ़ाव पियोन को तोड़ देता है, और हमें क्वार्क, एंटीक्वार्क और ग्लूऑन की गैस मिलती है, साथ ही हल्के कण जैसे फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन, आदि मिलते हैं। इस पथ का अनुसरण समय में बहुत पीछे की यात्रा (कहने के लिए) से मेल खाता है, बड़े धमाके के तुरंत बाद ब्रह्मांड की स्थिति तक (जहां एंटीक्वार्क के मुकाबले क्वार्क के लिए बहुत कम प्राथमिकता थी)।


वह रेखा जो परमाणु/क्वार्क पदार्थ संक्रमण से ऊपर उठती है और फिर वापस टी अक्ष की ओर झुकती है, जिसके सिरे पर एक तारा अंकित होता है, सीमित और अप्रतिबंधित चरणों के बीच अनुमानित सीमा है। हाल तक यह भी माना जाता था कि यह उन चरणों के बीच की सीमा है जहां चिरल समरूपता टूट जाती है (कम तापमान और घनत्व) और चरण जहां यह अखंड है (उच्च तापमान और घनत्व)। अब यह ज्ञात है कि सीएफएल चरण चिरल समरूपता को तोड़ने का प्रदर्शन करता है, और अन्य क्वार्क पदार्थ चरण भी चिरल समरूपता को तोड़ सकते हैं, इसलिए यह स्पष्ट नहीं है कि क्या यह वास्तव में एक चिरल संक्रमण रेखा है। रेखा चिरल क्रिटिकल बिंदु (थर्मोडायनामिक्स) पर समाप्त होती है, जो इस चित्र में एक तारे द्वारा चिह्नित है, जो एक विशेष तापमान और घनत्व है जिस पर [[ क्रिटिकल ओपेलेसेंस ]] के अनुरूप हड़ताली भौतिक घटनाएं अपेक्षित हैं। (इस अनुभाग के लिए संदर्भ:,<ref name='RMP'/><ref name='Rischke'/><ref name='TS'/>).
वह रेखा जो परमाणु/क्वार्क पदार्थ संक्रमण से ऊपर उठती है और फिर वापस टी अक्ष की ओर झुकती है, जिसके सिरे पर तारा अंकित होता है, सीमित और अप्रतिबंधित चरणों के बीच अनुमानित सीमा है। हाल तक यह भी माना जाता था कि यह उन चरणों के बीच की सीमा है जहां चिरल समरूपता टूट जाती है (कम तापमान और घनत्व) और चरण जहां यह अखंड है (उच्च तापमान और घनत्व)। अब यह ज्ञात है कि सीएफएल चरण चिरल समरूपता को तोड़ने का प्रदर्शन करता है, और अन्य क्वार्क पदार्थ चरण भी चिरल समरूपता को तोड़ सकते हैं, इसलिए यह स्पष्ट नहीं है कि क्या यह वास्तव में चिरल संक्रमण रेखा है। रेखा चिरल क्रिटिकल बिंदु (थर्मोडायनामिक्स) पर समाप्त होती है, जो इस चित्र में तारे द्वारा चिह्नित है, जो विशेष तापमान और घनत्व है जिस पर [[ क्रिटिकल ओपेलेसेंस |क्रिटिकल ओपेलेसेंस]] के अनुरूप हड़ताली भौतिक घटनाएं अपेक्षित हैं। (इस अनुभाग के लिए संदर्भ:,<ref name='RMP'/><ref name='Rischke'/><ref name='TS'/>).


चरण आरेख के पूर्ण विवरण के लिए यह आवश्यक है कि किसी को कुछ अंतर्निहित सिद्धांत से घने, दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले हेड्रोनिक पदार्थ और दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले क्वार्क पदार्थ की पूरी समझ होनी चाहिए। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी)। हालाँकि, क्योंकि इस तरह के विवरण के लिए गैर-परेशान करने वाले शासन में क्यूसीडी की उचित समझ की आवश्यकता होती है, जो अभी भी पूरी तरह से समझ से दूर है, कोई भी सैद्धांतिक प्रगति बहुत चुनौतीपूर्ण बनी हुई है।
चरण आरेख के पूर्ण विवरण के लिए यह आवश्यक है कि किसी को कुछ अंतर्निहित सिद्धांत से घने, दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले हेड्रोनिक पदार्थ और दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले क्वार्क पदार्थ की पूरी समझ होनी चाहिए। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी)। हालाँकि, क्योंकि इस तरह के विवरण के लिए गैर-परेशान करने वाले शासन में क्यूसीडी की उचित समझ की आवश्यकता होती है, जो अभी भी पूरी तरह से समझ से दूर है, कोई भी सैद्धांतिक प्रगति बहुत चुनौतीपूर्ण बनी हुई है।
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===जाली गेज सिद्धांत===
===जाली गेज सिद्धांत===
वर्तमान में उपलब्ध एकमात्र प्रथम-सिद्धांत गणना उपकरण [[ जाली QCD ]] है, यानी ब्रूट-फोर्स कंप्यूटर गणना। फ़र्मियन [[साइन समस्या]] नामक एक तकनीकी बाधा के कारण, इस विधि का उपयोग केवल कम घनत्व और उच्च तापमान (μ <T) पर किया जा सकता है, और यह भविष्यवाणी करता है कि क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का क्रॉसओवर T = 150 MeV के आसपास होगा <ref>{{cite journal | author=P. Petreczky | title= गैर-शून्य तापमान पर जाली क्यूसीडी| journal=J. Phys. G | volume=39  | date=2012 | pages= 093002 | doi=10.1088/0954-3899/39/9/093002 | arxiv=1203.5320 | issue=9 |bibcode = 2012JPhG...39i3002P | s2cid= 119193093}}</ref> हालाँकि, इसका उपयोग उच्च घनत्व और कम तापमान पर दिलचस्प रंग-अतिचालक चरण संरचना की जांच के लिए नहीं किया जा सकता है।<ref>{{cite journal |author1=Christian Schmidt |journal=PoS LAT2006 |volume=2006 |issue=21 |page=021 |title=परिमित घनत्व पर जाली QCD|year=2006 |doi=10.22323/1.032.0021 |arxiv=hep-lat/0610116|bibcode = 2006slft.confE..21S |s2cid=14890549 }}</ref>
वर्तमान में उपलब्ध एकमात्र प्रथम-सिद्धांत गणना उपकरण [[ जाली QCD |जाली QCD]] है, यानी ब्रूट-फोर्स कंप्यूटर गणना। फ़र्मियन [[साइन समस्या]] नामक तकनीकी बाधा के कारण, इस विधि का उपयोग केवल कम घनत्व और उच्च तापमान (μ <T) पर किया जा सकता है, और यह भविष्यवाणी करता है कि क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का क्रॉसओवर T = 150 MeV के आसपास होगा <ref>{{cite journal | author=P. Petreczky | title= गैर-शून्य तापमान पर जाली क्यूसीडी| journal=J. Phys. G | volume=39  | date=2012 | pages= 093002 | doi=10.1088/0954-3899/39/9/093002 | arxiv=1203.5320 | issue=9 |bibcode = 2012JPhG...39i3002P | s2cid= 119193093}}</ref> हालाँकि, इसका उपयोग उच्च घनत्व और कम तापमान पर दिलचस्प रंग-अतिचालक चरण संरचना की जांच के लिए नहीं किया जा सकता है।<ref>{{cite journal |author1=Christian Schmidt |journal=PoS LAT2006 |volume=2006 |issue=21 |page=021 |title=परिमित घनत्व पर जाली QCD|year=2006 |doi=10.22323/1.032.0021 |arxiv=hep-lat/0610116|bibcode = 2006slft.confE..21S |s2cid=14890549 }}</ref>




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क्योंकि क्यूसीडी [[स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता]] है, यह अवास्तविक रूप से उच्च घनत्व और आरेखीय पर कमजोर रूप से युग्मित हो जाता है
क्योंकि क्यूसीडी [[स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता]] है, यह अवास्तविक रूप से उच्च घनत्व और आरेखीय पर कमजोर रूप से युग्मित हो जाता है
विधियों का प्रयोग किया जा सकता है।<ref name='Rischke'>{{cite journal |doi=10.1016/j.ppnp.2003.09.002 |last1=Rischke |first1=D |title=The quark–gluon plasma in equilibrium |journal=Progress in Particle and Nuclear Physics |volume=52 |issue=1 |pages=197–296 |year=2004|arxiv = nucl-th/0305030 |bibcode = 2004PrPNP..52..197R |citeseerx=10.1.1.265.4175 |s2cid=119081533 }}</ref> ऐसी विधियों से पता चलता है कि सीएफएल चरण बहुत उच्च घनत्व पर होता है। हालाँकि, उच्च तापमान पर, आरेखीय विधियाँ अभी भी पूर्ण नियंत्रण में नहीं हैं।
 
विधियों का प्रयोग किया जा सकता है।<ref name="Rischke">{{cite journal |doi=10.1016/j.ppnp.2003.09.002 |last1=Rischke |first1=D |title=The quark–gluon plasma in equilibrium |journal=Progress in Particle and Nuclear Physics |volume=52 |issue=1 |pages=197–296 |year=2004|arxiv = nucl-th/0305030 |bibcode = 2004PrPNP..52..197R |citeseerx=10.1.1.265.4175 |s2cid=119081533 }}</ref> ऐसी विधियों से पता चलता है कि सीएफएल चरण बहुत उच्च घनत्व पर होता है। हालाँकि, उच्च तापमान पर, आरेखीय विधियाँ अभी भी पूर्ण नियंत्रण में नहीं हैं।


===मॉडल===
===मॉडल===


कौन से चरण घटित हो सकते हैं इसका एक मोटा अंदाज़ा प्राप्त करने के लिए, कोई ऐसे मॉडल का उपयोग कर सकता है जिसमें QCD के समान कुछ गुण हों, लेकिन हेरफेर करना आसान हो। कई भौतिक विज्ञानी नंबू-जोना-लासिनियो मॉडल का उपयोग करते हैं, जिसमें कोई ग्लूऑन नहीं होता है, और मजबूत इंटरैक्शन को [[चार-फर्मियन अंतःक्रिया]] से बदल देते हैं। चरणों का विश्लेषण करने के लिए आमतौर पर माध्य-क्षेत्र विधियों का उपयोग किया जाता है। एक अन्य दृष्टिकोण [[बैग मॉडल]] है, जिसमें कारावास के प्रभावों को एक योगात्मक ऊर्जा घनत्व द्वारा अनुकरण किया जाता है जो अप्रतिबंधित क्वार्क पदार्थ को दंडित करता है।
कौन से चरण घटित हो सकते हैं इसका मोटा अंदाज़ा प्राप्त करने के लिए, कोई ऐसे मॉडल का उपयोग कर सकता है जिसमें QCD के समान कुछ गुण हों, लेकिन हेरफेर करना आसान हो। कई भौतिक विज्ञानी नंबू-जोना-लासिनियो मॉडल का उपयोग करते हैं, जिसमें कोई ग्लूऑन नहीं होता है, और मजबूत इंटरैक्शन को [[चार-फर्मियन अंतःक्रिया]] से बदल देते हैं। चरणों का विश्लेषण करने के लिए आमतौर पर माध्य-क्षेत्र विधियों का उपयोग किया जाता है। अन्य दृष्टिकोण [[बैग मॉडल]] है, जिसमें कारावास के प्रभावों को योगात्मक ऊर्जा घनत्व द्वारा अनुकरण किया जाता है जो अप्रतिबंधित क्वार्क पदार्थ को दंडित करता है।


===प्रभावी सिद्धांत===
===प्रभावी सिद्धांत===


कई भौतिक विज्ञानी सूक्ष्म दृष्टिकोण को छोड़ देते हैं, और अपेक्षित चरणों का सूचित अनुमान लगाते हैं (शायद एनजेएल मॉडल परिणामों के आधार पर)। प्रत्येक चरण के लिए, वे कम संख्या में मापदंडों के संदर्भ में कम-ऊर्जा उत्तेजनाओं के लिए एक प्रभावी सिद्धांत लिखते हैं, और इसका उपयोग भविष्यवाणियां करने के लिए करते हैं जो प्रयोगात्मक टिप्पणियों द्वारा उन मापदंडों को तय करने की अनुमति दे सकते हैं।<ref name='TS'>
कई भौतिक विज्ञानी सूक्ष्म दृष्टिकोण को छोड़ देते हैं, और अपेक्षित चरणों का सूचित अनुमान लगाते हैं (शायद एनजेएल मॉडल परिणामों के आधार पर)। प्रत्येक चरण के लिए, वे कम संख्या में मापदंडों के संदर्भ में कम-ऊर्जा उत्तेजनाओं के लिए प्रभावी सिद्धांत लिखते हैं, और इसका उपयोग भविष्यवाणियां करने के लिए करते हैं जो प्रयोगात्मक टिप्पणियों द्वारा उन मापदंडों को तय करने की अनुमति दे सकते हैं।<ref name='TS'>
{{cite conference
{{cite conference
  |author=T. Schäfer
  |author=T. Schäfer
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====1/एन विस्तार====
====1/एन विस्तार====
रंगों N की संख्या, जो वास्तव में 3 है, को एक बड़ी संख्या मानें और 1/N की घातों में विस्तार करें। यह पता चलता है कि उच्च घनत्व पर उच्च-क्रम सुधार बड़े होते हैं, और विस्तार भ्रामक परिणाम देता है।<ref name='RMP'/>
रंगों N की संख्या, जो वास्तव में 3 है, को बड़ी संख्या मानें और 1/N की घातों में विस्तार करें। यह पता चलता है कि उच्च घनत्व पर उच्च-क्रम सुधार बड़े होते हैं, और विस्तार भ्रामक परिणाम देता है।<ref name='RMP'/>




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==प्रयोगात्मक चुनौतियाँ==
==प्रयोगात्मक चुनौतियाँ==


प्रयोगात्मक रूप से, क्वार्क पदार्थ के चरण आरेख को मैप करना कठिन है क्योंकि प्रायोगिक उपकरणों के रूप में सापेक्ष भारी आयनों की टक्करों का उपयोग करके प्रयोगशाला प्रयोग में पर्याप्त उच्च तापमान और घनत्व को कैसे ट्यून किया जाए, यह सीखना काफी कठिन रहा है। हालाँकि, ये टकराव अंततः [[ हैड्रान ]] से क्यूजीपी तक क्रॉसओवर के बारे में जानकारी प्रदान करेंगे। यह सुझाव दिया गया है कि कॉम्पैक्ट तारों के अवलोकन से उच्च घनत्व वाले निम्न तापमान वाले क्षेत्र के बारे में जानकारी भी बाधित हो सकती है। इन तारों के शीतलन, स्पिन-डाउन और प्रीसेशन के मॉडल उनके इंटीरियर के प्रासंगिक गुणों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। जैसे-जैसे अवलोकन अधिक सटीक होते जाते हैं, भौतिक विज्ञानी और अधिक जानने की आशा करते हैं।<ref name='RMP'/>
प्रयोगात्मक रूप से, क्वार्क पदार्थ के चरण आरेख को मैप करना कठिन है क्योंकि प्रायोगिक उपकरणों के रूप में सापेक्ष भारी आयनों की टक्करों का उपयोग करके प्रयोगशाला प्रयोग में पर्याप्त उच्च तापमान और घनत्व को कैसे ट्यून किया जाए, यह सीखना काफी कठिन रहा है। हालाँकि, ये टकराव अंततः [[ हैड्रान |हैड्रान]] से क्यूजीपी तक क्रॉसओवर के बारे में जानकारी प्रदान करेंगे। यह सुझाव दिया गया है कि कॉम्पैक्ट तारों के अवलोकन से उच्च घनत्व वाले निम्न तापमान वाले क्षेत्र के बारे में जानकारी भी बाधित हो सकती है। इन तारों के शीतलन, स्पिन-डाउन और प्रीसेशन के मॉडल उनके इंटीरियर के प्रासंगिक गुणों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। जैसे-जैसे अवलोकन अधिक सटीक होते जाते हैं, भौतिक विज्ञानी और अधिक जानने की आशा करते हैं।<ref name='RMP'/>


भविष्य के अनुसंधान के लिए प्राकृतिक विषयों में से एक चिरल महत्वपूर्ण बिंदु के सटीक स्थान की खोज है। कुछ महत्वाकांक्षी जाली QCD गणनाओं से इसके प्रमाण मिल सकते हैं, और भविष्य की गणनाएँ स्थिति को स्पष्ट करेंगी। भारी-आयन टकराव प्रयोगात्मक रूप से इसकी स्थिति को मापने में सक्षम हो सकते हैं, लेकिन इसके लिए μ और T के मानों की एक श्रृंखला में स्कैनिंग की आवश्यकता होगी।<ref>{{cite journal|doi=10.1016/S0375-9474(99)85017-9|last1=Rajagopal|first1=K|title=क्यूसीडी चरण आरेख का मानचित्रण|arxiv=hep-ph/9908360 |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=661 |issue=1–4|date=1999 |pages=150–161|bibcode = 1999NuPhA.661..150R |s2cid=15893165}}</ref>
भविष्य के अनुसंधान के लिए प्राकृतिक विषयों में से चिरल महत्वपूर्ण बिंदु के सटीक स्थान की खोज है। कुछ महत्वाकांक्षी जाली QCD गणनाओं से इसके प्रमाण मिल सकते हैं, और भविष्य की गणनाएँ स्थिति को स्पष्ट करेंगी। भारी-आयन टकराव प्रयोगात्मक रूप से इसकी स्थिति को मापने में सक्षम हो सकते हैं, लेकिन इसके लिए μ और T के मानों की श्रृंखला में स्कैनिंग की आवश्यकता होगी।<ref>{{cite journal|doi=10.1016/S0375-9474(99)85017-9|last1=Rajagopal|first1=K|title=क्यूसीडी चरण आरेख का मानचित्रण|arxiv=hep-ph/9908360 |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=661 |issue=1–4|date=1999 |pages=150–161|bibcode = 1999NuPhA.661..150R |s2cid=15893165}}</ref>




Revision as of 22:46, 30 November 2023

क्वार्क पदार्थ या क्यूसीडी पदार्थ (क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स) पदार्थ के कई काल्पनिक चरण (पदार्थ) को संदर्भित करता है जिनकी स्वतंत्रता की डिग्री (भौतिकी और रसायन विज्ञान) में क्वार्क और ग्लूऑन शामिल हैं, जिनमें से प्रमुख उदाहरण क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा है|क्वार्क- ग्लूऑन प्लाज्मा.[1] 2019, 2020 और 2021 में सम्मेलनों की कई श्रृंखलाएँ इस विषय पर समर्पित थीं। [2][3][4]

क्वार्क अत्यधिक उच्च तापमान और/या घनत्व पर क्वार्क पदार्थ में मुक्त हो जाते हैं, और उनमें से कुछ अभी भी केवल सैद्धांतिक हैं क्योंकि उन्हें इतनी चरम स्थितियों की आवश्यकता होती है कि उन्हें किसी भी प्रयोगशाला में उत्पादित नहीं किया जा सकता है, खासकर संतुलन स्थितियों में तो नहीं। इन चरम स्थितियों के तहत, पदार्थ की परिचित संरचना, जहां मूल घटक परमाणु नाभिक (न्यूक्लियॉन से युक्त जो क्वार्क की बंधी अवस्थाएं हैं) और इलेक्ट्रॉन हैं, बाधित हो जाती है। क्वार्क पदार्थ में क्वार्कों को ही स्वतंत्रता की मूल कोटि के रूप में मानना ​​अधिक उपयुक्त है।

कण भौतिकी के मानक मॉडल में, क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स के सिद्धांत द्वारा मजबूत अंतःक्रिया का वर्णन किया गया है। सामान्य तापमान या घनत्व पर यह बल केवल क्वार्क को 10 के आसपास आकार के मिश्रित कणों (Hadrons) में रंग देता है।−15m = 1 फेमटोमीटर = 1 एफएम (क्यूसीडी ऊर्जा पैमाने के अनुरूप ΛQCD≈ 200 MeV) और इसका प्रभाव लंबी दूरी पर ध्यान देने योग्य नहीं है।

हालाँकि, जब तापमान QCD ऊर्जा पैमाने (आदेश 10 का इलेक्ट्रॉनवोल्ट) तक पहुँच जाता है12केल्विन) या घनत्व उस बिंदु तक बढ़ जाता है जहां औसत अंतर-क्वार्क पृथक्करण 1 एफएम (क्वार्क रासायनिक क्षमता μ लगभग 400 MeV) से कम होता है, हैड्रॉन अपने घटक क्वार्क में पिघल जाते हैं, और मजबूत अंतःक्रिया बन जाती है भौतिकी की प्रमुख विशेषता. ऐसे चरणों को क्वार्क पदार्थ या क्यूसीडी पदार्थ कहा जाता है।

रंग बल की ताकत क्वार्क पदार्थ के गुणों को गैस या प्लाज्मा के विपरीत बनाती है, इसके बजाय पदार्थ की स्थिति को तरल की याद दिलाती है। उच्च घनत्व पर, क्वार्क पदार्थ फर्मी तरल सिद्धांत है, लेकिन उच्च घनत्व और 10 से कम तापमान पर रंगीन अतिचालकता प्रदर्शित करने की भविष्यवाणी की गई है।12के.

Unsolved problem in physics:

QCD in the non-perturbative regime: quark matter. The equations of QCD predict that a sea of quarks and gluons should be formed at high temperature and density. What are the properties of this phase of matter?

(more unsolved problems in physics)

घटना

प्राकृतिक घटना

  • महा विस्फोट सिद्धांत के अनुसार, प्रारंभिक ब्रह्मांड में उच्च तापमान पर जब ब्रह्मांड केवल कुछ दसियों माइक्रोसेकंड पुराना था, पदार्थ के चरण ने क्वार्क पदार्थ के गर्म चरण का रूप ले लिया, जिसे क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा (क्यूजीपी) कहा जाता है। .[5]
  • सघन तारे (न्यूट्रॉन स्टार)। न्यूट्रॉन तारा 10 से अधिक ठंडा होता है12K, लेकिन गुरुत्वाकर्षण पतन ने इसे इतने उच्च घनत्व तक संकुचित कर दिया है, कि यह अनुमान लगाना उचित है कि क्वार्क पदार्थ कोर में मौजूद हो सकता है।[6] अधिकतर या पूरी तरह से क्वार्क पदार्थ से बने सघन तारे क्वार्क तारा या अजीब तारे कहलाते हैं।
  • क्यूसीडी पदार्थ गामा-किरण विस्फोट के हाइपरनोवा के भीतर मौजूद हो सकता है, जहां तापमान 6.7 x 10 तक उच्च होता है13K उत्पन्न हो सकता है.

इस समय इन वस्तुओं से अपेक्षित गुणों वाला कोई तारा नहीं देखा गया है, हालांकि बड़े न्यूट्रॉन सितारों के कोर में क्वार्क पदार्थ के लिए कुछ सबूत प्रदान किए गए हैं।[7]

  • स्ट्रेंजलेट्स। ये सैद्धांतिक रूप से अनुमानित (लेकिन अभी तक अनदेखे) अजीब पदार्थ के ढेर हैं जिनमें लगभग समान मात्रा में अप, डाउन और अजीब क्वार्क शामिल हैं। ऐसा माना जाता है कि स्ट्रेंजलेट्स उच्च ऊर्जा कणों के गैलेक्टिक प्रवाह में मौजूद होते हैं और इसलिए सैद्धांतिक रूप से पृथ्वी पर कॉस्मिक किरणों में इसका पता लगाया जाना चाहिए, लेकिन किसी भी स्ट्रेंजलेट्स का निश्चित रूप से पता नहीं लगाया गया है।[8][9]
  • ब्रह्मांडीय किरण प्रभाव। कॉस्मिक किरणों में कई अलग-अलग कण शामिल होते हैं, जिनमें अत्यधिक त्वरित परमाणु नाभिक, विशेष रूप से लोहे के नाभिक शामिल हैं।

प्रयोगशाला प्रयोगों से पता चलता है कि ऊपरी वायुमंडल में भारी उत्कृष्ट गैस नाभिक के साथ अपरिहार्य संपर्क से क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का निर्माण होगा।

  • लगभग 300 से अधिक बैरियन संख्या वाला क्वार्क पदार्थ परमाणु पदार्थ की तुलना में अधिक स्थिर हो सकता है। बेरियोनिक पदार्थ का यह रूप संभवतः स्थिरता का महाद्वीप बना सकता है।[10]


प्रयोगशाला प्रयोग

एलएचसी के साथ पहली लीड-आयन टक्करों में से से कण मलबे का प्रक्षेप पथ, जैसा कि ऐलिस द्वारा रिकॉर्ड किया गया है: बड़ा आयन कोलाइडर प्रयोग डिटेक्टर। टकराव के बिंदु पर क्वार्क पदार्थ की अत्यंत संक्षिप्त उपस्थिति का अनुमान प्रक्षेप पथ के आँकड़ों से लगाया जाता है।

भले ही क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा केवल तापमान और/या दबाव की अत्यधिक चरम स्थितियों में ही हो सकता है, इसका सक्रिय रूप से कण कोलाइडर पर अध्ययन किया जा रहा है, जैसे सीईआरएन में लार्ज हैड्रान कोलाइडर लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर और सापेक्षतावादी भारी आयन कोलाइडर रिलेटिविस्टिक हेवी आयन कोलाइडर ब्रुकहेवन राष्ट्रीय प्रयोगशाला में।

इन टकरावों में, प्लाज़्मा अपने आप विघटित होने से पहले बहुत ही कम समय के लिए होता है। बड़े कण डिटेक्टरों के साथ टकराव क्षेत्र से निकलने वाले मलबे का पता लगाकर प्लाज्मा की भौतिक विशेषताओं का अध्ययन किया जाता है [11][12]

बहुत उच्च ऊर्जा पर भारी-आयन टकराव अंतरिक्ष के छोटे अल्पकालिक क्षेत्रों का निर्माण कर सकते हैं जिनकी ऊर्जा घनत्व ब्रह्मांड के कालक्रम # क्वार्क युग | 20-माइक्रो-सेकंड-पुराने ब्रह्मांड के बराबर है। इसे उच्च गति पर सीसा नाभिक जैसे भारी नाभिकों से टकराकर हासिल किया गया है, और क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा के गठन का पहली बार दावा फरवरी 2000 में सीईआरएन में सुपर प्रोटोन सिंक्रोट्रॉन त्वरक से आया था।[13]

यह कार्य अधिक शक्तिशाली त्वरक पर जारी रखा गया है, जैसे कि अमेरिका में आरएचआईसी, और 2010 तक स्विट्जरलैंड और फ्रांस के सीमा क्षेत्र में स्थित सीईआरएन में यूरोपीय एलएचसी पर। इस बात के अच्छे प्रमाण हैं कि आरएचआईसी में क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का भी उत्पादन किया गया है।[14]


ऊष्मप्रवैगिकी

क्वार्क पदार्थ के थर्मोडायनामिक्स को समझने का संदर्भ कण भौतिकी का मानक मॉडल है, जिसमें क्वार्क के छह अलग-अलग स्वाद (कण भौतिकी) के साथ-साथ इलेक्ट्रॉन और न्युट्रीनो जैसे लेपटोन भी शामिल हैं। ये मजबूत अंतःक्रिया, विद्युत चुंबकत्व और कमजोर अंतःक्रिया के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं जो क्वार्क के स्वाद को दूसरे में बदलने की अनुमति देता है। विद्युत आवेश ले जाने वाले कणों के बीच विद्युतचुंबकीय अंतःक्रिया होती है; रंग आवेश वाले कणों के बीच मजबूत अंतःक्रिया होती है।

क्वार्क पदार्थ का सही थर्मोडायनामिक उपचार भौतिक संदर्भ पर निर्भर करता है। लंबी अवधि (थर्मोडायनामिक सीमा) के लिए मौजूद बड़ी मात्रा के लिए, हमें इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए कि मानक मॉडल में एकमात्र संरक्षित चार्ज क्वार्क संख्या (बैरियन संख्या के बराबर), इलेक्ट्रिक चार्ज, आठ रंग प्रभार हैं। और लेप्टान संख्या. इनमें से प्रत्येक में संबद्ध रासायनिक क्षमता हो सकती है। हालाँकि, पदार्थ की बड़ी मात्रा विद्युतीय और रंग-तटस्थ होनी चाहिए, जो विद्युत और रंग आवेश रासायनिक क्षमता को निर्धारित करती है। यह त्रि-आयामी चरण स्थान छोड़ता है, जो क्वार्क रासायनिक क्षमता, लेप्टान रासायनिक क्षमता और तापमान द्वारा मानकीकृत होता है।

सघन तारों में क्वार्क पदार्थ घन किलोमीटर में व्याप्त होगा और लाखों वर्षों तक अस्तित्व में रहेगा, इसलिए थर्मोडायनामिक सीमा उपयुक्त है। हालाँकि, न्यूट्रिनो भाग जाते हैं, लेप्टान संख्या का उल्लंघन करते हैं, इसलिए कॉम्पैक्ट सितारों में क्वार्क पदार्थ के लिए चरण स्थान में केवल दो आयाम होते हैं, तापमान (टी) और क्वार्क संख्या रासायनिक क्षमता μ। स्ट्रेंजलेट बड़ी मात्रा की थर्मोडायनामिक सीमा में नहीं है, इसलिए यह विदेशी नाभिक की तरह है: इसमें विद्युत आवेश हो सकता है।

भारी-आयन टक्कर न तो बड़ी मात्रा की थर्मोडायनामिक सीमा में होती है और न ही लंबे समय तक। इस सवाल को तरफ रखते हुए कि क्या यह थर्मोडायनामिक्स को लागू करने के लिए पर्याप्त रूप से संतुलित है, निश्चित रूप से कमजोर इंटरैक्शन होने के लिए पर्याप्त समय नहीं है, इसलिए स्वाद संरक्षित है, और सभी छह क्वार्क स्वादों के लिए स्वतंत्र रासायनिक क्षमताएं हैं। प्रारंभिक स्थितियाँ (टक्कर का प्रभाव पैरामीटर, टकराने वाले नाभिक में ऊपर और नीचे क्वार्क की संख्या, और तथ्य यह है कि उनमें अन्य स्वादों के क्वार्क नहीं होते हैं) रासायनिक क्षमता निर्धारित करते हैं। (इस अनुभाग का संदर्भ:[15][16]).

चरण आरेख

क्यूसीडी पदार्थ के चरण आरेख का अनुमानित रूप, ऊर्ध्वाधर अक्ष पर तापमान और क्षैतिज अक्ष पर क्वार्क रासायनिक क्षमता, दोनों मेगा- यह इलेक्ट्रॉनिक था में।[15]

क्वार्क पदार्थ का चरण आरेख प्रयोगात्मक या सैद्धांतिक रूप से अच्छी तरह से ज्ञात नहीं है। का सामान्य रूप से अनुमानित रूप

चरण आरेख दाईं ओर के चित्र में दिखाया गया है।[15] यह कॉम्पैक्ट स्टार में पदार्थ पर लागू होता है, जहां एकमात्र प्रासंगिक थर्मोडायनामिक क्षमता क्वार्क रासायनिक क्षमता # मौलिक कण रासायनिक क्षमता μ और तापमान टी है।

मार्गदर्शन के लिए यह भारी-आयन टकरावों और प्रारंभिक ब्रह्मांड में μ और T के विशिष्ट मूल्यों को भी दर्शाता है। उन पाठकों के लिए जो रासायनिक क्षमता की अवधारणा से परिचित नहीं हैं, सिस्टम में क्वार्क और एंटीक्वार्क के बीच असंतुलन के माप के रूप में μ के बारे में सोचना उपयोगी है। उच्च μ का अर्थ है एंटीक्वार्क की तुलना में क्वार्क के पक्ष में मजबूत पूर्वाग्रह। कम तापमान पर कोई एंटीक्वार्क नहीं होते हैं, और फिर उच्च μ का मतलब आम तौर पर क्वार्क का उच्च घनत्व होता है।

जैसा कि हम जानते हैं कि साधारण परमाणु पदार्थ वास्तव में मिश्रित चरण है, परमाणु पदार्थ (नाभिक) की बूंदें निर्वात से घिरी होती हैं, जो निर्वात और परमाणु पदार्थ के बीच कम तापमान चरण सीमा पर μ = 310 MeV और T शून्य के करीब मौजूद होती हैं। यदि हम तापमान को कम रखते हुए क्वार्क घनत्व बढ़ाते हैं (यानी μ बढ़ाते हैं), तो हम अधिक से अधिक संपीड़ित परमाणु पदार्थ के चरण में चले जाते हैं। इस पथ का अनुसरण न्यूट्रॉन तारे में अधिक से अधिक गहराई तक धँसने के समान है।

अंततः, μ के अज्ञात क्रांतिक मान पर, क्वार्क पदार्थ में संक्रमण होता है। अति-उच्च घनत्व पर हम रंग-सुपरकंडक्टिविटी के रंग-स्वाद लॉकिंग|रंग-स्वाद-लॉक (सीएफएल) चरण|रंग-सुपरकंडक्टिंग क्वार्क पदार्थ को खोजने की उम्मीद करते हैं। मध्यवर्ती घनत्व पर हम कुछ अन्य चरणों (चित्र में गैर-सीएफएल क्वार्क तरल लेबल) की अपेक्षा करते हैं जिनकी प्रकृति वर्तमान में अज्ञात है।[15][16] वे रंग-सुपरकंडक्टिंग क्वार्क पदार्थ के अन्य रूप, या कुछ अलग हो सकते हैं।

अब, चरण आरेख के निचले बाएं कोने से शुरू करने की कल्पना करें, निर्वात में जहां μ = T = 0। यदि हम एंटीक्वार्क पर क्वार्क के लिए कोई प्राथमिकता पेश किए बिना सिस्टम को गर्म करते हैं, तो यह टी अक्ष के साथ लंबवत ऊपर की ओर बढ़ने के अनुरूप है। सबसे पहले, क्वार्क अभी भी सीमित हैं और हम हैड्रोन (ज्यादातर पिओन ) की गैस बनाते हैं। फिर T = 150 MeV के आसपास क्वार्क ग्लूऑन प्लाज्मा का क्रॉसओवर होता है: थर्मल उतार-चढ़ाव पियोन को तोड़ देता है, और हमें क्वार्क, एंटीक्वार्क और ग्लूऑन की गैस मिलती है, साथ ही हल्के कण जैसे फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन, आदि मिलते हैं। इस पथ का अनुसरण समय में बहुत पीछे की यात्रा (कहने के लिए) से मेल खाता है, बड़े धमाके के तुरंत बाद ब्रह्मांड की स्थिति तक (जहां एंटीक्वार्क के मुकाबले क्वार्क के लिए बहुत कम प्राथमिकता थी)।

वह रेखा जो परमाणु/क्वार्क पदार्थ संक्रमण से ऊपर उठती है और फिर वापस टी अक्ष की ओर झुकती है, जिसके सिरे पर तारा अंकित होता है, सीमित और अप्रतिबंधित चरणों के बीच अनुमानित सीमा है। हाल तक यह भी माना जाता था कि यह उन चरणों के बीच की सीमा है जहां चिरल समरूपता टूट जाती है (कम तापमान और घनत्व) और चरण जहां यह अखंड है (उच्च तापमान और घनत्व)। अब यह ज्ञात है कि सीएफएल चरण चिरल समरूपता को तोड़ने का प्रदर्शन करता है, और अन्य क्वार्क पदार्थ चरण भी चिरल समरूपता को तोड़ सकते हैं, इसलिए यह स्पष्ट नहीं है कि क्या यह वास्तव में चिरल संक्रमण रेखा है। रेखा चिरल क्रिटिकल बिंदु (थर्मोडायनामिक्स) पर समाप्त होती है, जो इस चित्र में तारे द्वारा चिह्नित है, जो विशेष तापमान और घनत्व है जिस पर क्रिटिकल ओपेलेसेंस के अनुरूप हड़ताली भौतिक घटनाएं अपेक्षित हैं। (इस अनुभाग के लिए संदर्भ:,[15][16][17]).

चरण आरेख के पूर्ण विवरण के लिए यह आवश्यक है कि किसी को कुछ अंतर्निहित सिद्धांत से घने, दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले हेड्रोनिक पदार्थ और दृढ़ता से परस्पर क्रिया करने वाले क्वार्क पदार्थ की पूरी समझ होनी चाहिए। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (क्यूसीडी)। हालाँकि, क्योंकि इस तरह के विवरण के लिए गैर-परेशान करने वाले शासन में क्यूसीडी की उचित समझ की आवश्यकता होती है, जो अभी भी पूरी तरह से समझ से दूर है, कोई भी सैद्धांतिक प्रगति बहुत चुनौतीपूर्ण बनी हुई है।

सैद्धांतिक चुनौतियाँ: गणना तकनीक

क्वार्क पदार्थ की चरण संरचना अधिकतर अनुमानित रहती है क्योंकि क्वार्क पदार्थ के गुणों की भविष्यवाणी करते हुए गणना करना कठिन होता है। इसका कारण यह है कि क्यूसीडी, क्वार्कों के बीच प्रमुख अंतःक्रिया का वर्णन करने वाला सिद्धांत, सबसे बड़े भौतिक हित के घनत्व और तापमान पर मजबूती से जुड़ा हुआ है, और इसलिए इससे कोई भी भविष्यवाणी प्राप्त करना बहुत कठिन है। यहां कुछ मानक दृष्टिकोणों का संक्षिप्त विवरण दिया गया है।

जाली गेज सिद्धांत

वर्तमान में उपलब्ध एकमात्र प्रथम-सिद्धांत गणना उपकरण जाली QCD है, यानी ब्रूट-फोर्स कंप्यूटर गणना। फ़र्मियन साइन समस्या नामक तकनीकी बाधा के कारण, इस विधि का उपयोग केवल कम घनत्व और उच्च तापमान (μ <T) पर किया जा सकता है, और यह भविष्यवाणी करता है कि क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा का क्रॉसओवर T = 150 MeV के आसपास होगा [18] हालाँकि, इसका उपयोग उच्च घनत्व और कम तापमान पर दिलचस्प रंग-अतिचालक चरण संरचना की जांच के लिए नहीं किया जा सकता है।[19]


कमजोर युग्मन सिद्धांत

क्योंकि क्यूसीडी स्पर्शोन्मुख स्वतंत्रता है, यह अवास्तविक रूप से उच्च घनत्व और आरेखीय पर कमजोर रूप से युग्मित हो जाता है

विधियों का प्रयोग किया जा सकता है।[16] ऐसी विधियों से पता चलता है कि सीएफएल चरण बहुत उच्च घनत्व पर होता है। हालाँकि, उच्च तापमान पर, आरेखीय विधियाँ अभी भी पूर्ण नियंत्रण में नहीं हैं।

मॉडल

कौन से चरण घटित हो सकते हैं इसका मोटा अंदाज़ा प्राप्त करने के लिए, कोई ऐसे मॉडल का उपयोग कर सकता है जिसमें QCD के समान कुछ गुण हों, लेकिन हेरफेर करना आसान हो। कई भौतिक विज्ञानी नंबू-जोना-लासिनियो मॉडल का उपयोग करते हैं, जिसमें कोई ग्लूऑन नहीं होता है, और मजबूत इंटरैक्शन को चार-फर्मियन अंतःक्रिया से बदल देते हैं। चरणों का विश्लेषण करने के लिए आमतौर पर माध्य-क्षेत्र विधियों का उपयोग किया जाता है। अन्य दृष्टिकोण बैग मॉडल है, जिसमें कारावास के प्रभावों को योगात्मक ऊर्जा घनत्व द्वारा अनुकरण किया जाता है जो अप्रतिबंधित क्वार्क पदार्थ को दंडित करता है।

प्रभावी सिद्धांत

कई भौतिक विज्ञानी सूक्ष्म दृष्टिकोण को छोड़ देते हैं, और अपेक्षित चरणों का सूचित अनुमान लगाते हैं (शायद एनजेएल मॉडल परिणामों के आधार पर)। प्रत्येक चरण के लिए, वे कम संख्या में मापदंडों के संदर्भ में कम-ऊर्जा उत्तेजनाओं के लिए प्रभावी सिद्धांत लिखते हैं, और इसका उपयोग भविष्यवाणियां करने के लिए करते हैं जो प्रयोगात्मक टिप्पणियों द्वारा उन मापदंडों को तय करने की अनुमति दे सकते हैं।[17]


अन्य दृष्टिकोण

Main article: AdS/QCD

ऐसी अन्य विधियाँ हैं जिनका उपयोग कभी-कभी क्यूसीडी पर प्रकाश डालने के लिए किया जाता है, लेकिन विभिन्न कारणों से क्वार्क पदार्थ के अध्ययन में अभी तक उपयोगी परिणाम नहीं मिले हैं।

1/एन विस्तार

रंगों N की संख्या, जो वास्तव में 3 है, को बड़ी संख्या मानें और 1/N की घातों में विस्तार करें। यह पता चलता है कि उच्च घनत्व पर उच्च-क्रम सुधार बड़े होते हैं, और विस्तार भ्रामक परिणाम देता है।[15]


सुपरसिममेट्री

सिद्धांत में स्केलर क्वार्क (स्क्वार्क) और फर्मिओनिक ग्लूऑन (ग्लूइनोस) को जोड़ने से यह अधिक सुव्यवस्थित हो जाता है, लेकिन क्वार्क पदार्थ की थर्मोडायनामिक्स इस तथ्य पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करती है कि केवल फर्मियन ही क्वार्क संख्या ले सकते हैं, और सामान्य रूप से स्वतंत्रता की डिग्री की संख्या पर।

प्रयोगात्मक चुनौतियाँ

प्रयोगात्मक रूप से, क्वार्क पदार्थ के चरण आरेख को मैप करना कठिन है क्योंकि प्रायोगिक उपकरणों के रूप में सापेक्ष भारी आयनों की टक्करों का उपयोग करके प्रयोगशाला प्रयोग में पर्याप्त उच्च तापमान और घनत्व को कैसे ट्यून किया जाए, यह सीखना काफी कठिन रहा है। हालाँकि, ये टकराव अंततः हैड्रान से क्यूजीपी तक क्रॉसओवर के बारे में जानकारी प्रदान करेंगे। यह सुझाव दिया गया है कि कॉम्पैक्ट तारों के अवलोकन से उच्च घनत्व वाले निम्न तापमान वाले क्षेत्र के बारे में जानकारी भी बाधित हो सकती है। इन तारों के शीतलन, स्पिन-डाउन और प्रीसेशन के मॉडल उनके इंटीरियर के प्रासंगिक गुणों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। जैसे-जैसे अवलोकन अधिक सटीक होते जाते हैं, भौतिक विज्ञानी और अधिक जानने की आशा करते हैं।[15]

भविष्य के अनुसंधान के लिए प्राकृतिक विषयों में से चिरल महत्वपूर्ण बिंदु के सटीक स्थान की खोज है। कुछ महत्वाकांक्षी जाली QCD गणनाओं से इसके प्रमाण मिल सकते हैं, और भविष्य की गणनाएँ स्थिति को स्पष्ट करेंगी। भारी-आयन टकराव प्रयोगात्मक रूप से इसकी स्थिति को मापने में सक्षम हो सकते हैं, लेकिन इसके लिए μ और T के मानों की श्रृंखला में स्कैनिंग की आवश्यकता होगी।[20]


साक्ष्य

2020 में, साक्ष्य प्रदान किया गया था कि न्यूट्रॉन सितारों के कोर का द्रव्यमान ~2सौर द्रव्यमान|M है⊙संभवतः क्वार्क पदार्थ से बने थे।[7][21] उनका परिणाम न्यूट्रॉन स्टार विलय के दौरान न्यूट्रॉन-स्टार स्पेगेटीफिकेशन पर आधारित था, जैसा कि गुरुत्वाकर्षण-तरंग वेधशाला द्वारा मापा गया था। गुरुत्वाकर्षण-तरंग वेधशालाओं द्वारा स्टार त्रिज्या का अनुमान लगाया गया था, जो दबाव और ऊर्जा घनत्व से संबंधित राज्य के समीकरण की गणना के साथ संयुक्त था। तारे का मूल. सबूत दृढ़ता से विचारोत्तेजक थे लेकिन क्वार्क पदार्थ के अस्तित्व को निर्णायक रूप से साबित नहीं करते थे।

यह भी देखें

स्रोत और आगे पढ़ना

  • एरोनसन, एस. और लुडलैम, टी.: क्वार्क ग्लूऑन प्लाज्मा का शिकार, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (2005)
  • लेटेसीयर, जीन: हैड्रोन और क्वार्क-ग्लूऑन प्लाज्मा, कण भौतिकी, परमाणु भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान पर कैम्ब्रिज मोनोग्राफ (खंड 18), कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस (2002)
  • S. Hands (2001). "QCD का चरण आरेख". Contemporary Physics. 42 (4): 209–225. arXiv:physics/0105022. Bibcode:2001ConPh..42..209H. doi:10.1080/00107510110063843. S2CID 16835076.
  • K. Rajagopal (2001). "क्वार्क मुक्त करें" (PDF). Beam Line. 32 (2): 9–15.

संदर्भ

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  2. ↑ "Quark Matter 2021: The 29th International Conference on Ultrarelativistic Nucleus-Nucleus Collisions". Indico. Retrieved 2020-06-26.
  3. ↑ "CPOD2020 - International Conference on Critical Point and Onset of Deconfinement". Indico. 4 May 2020. Retrieved 2020-06-26.
  4. ↑ "Strangeness in Quark Matter 2019". Indico. 9 June 2019. Retrieved 2020-06-26.
  5. ↑ See "Hadrons and quark-gluon plasma" for example.
  6. ↑ Shapiro and Teukolsky: Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects, Wiley 2008
  7. ↑ 7.0 7.1 Annala, Eemeli; Gorda, Tyler; Kurkela, Aleksi; Nättilä, Joonas; Vuorinen, Aleksi (2020-06-01). "विशाल न्यूट्रॉन सितारों में क्वार्क-पदार्थ कोर के लिए साक्ष्य". Nature Physics (in English). 16 (9): 907–910. arXiv:1903.09121. Bibcode:2020NatPh..16..907A. doi:10.1038/s41567-020-0914-9. ISSN 1745-2481.
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  12. ↑ See "Hunting the quark gluoan plasma" as an example of the research at RHIC.
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बाहरी संबंध

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