Kvarkki-gluoniplasma

Kvarkki-gluoniplasma () on kvanttikromodynamiikan faasi, joka esiintyy vain äärimmäisen korkeissa lämpötiloissa ja tiheyksissä. Normaaleissa olosuhteissa kvarkit ovat sitoutuneina toisiinsa gluonien avulla muodostaen hadroneita, esimerkiksi protoneita ja neutroneita. Kun hadronit saatetaan tarpeeksi kuumiin ja suuripaineisiin olosuhteisiin, kvarkkien väliset sidokset lakkaavat olemasta, jolloin kvarkit ja gluonit ovat ns. vapaita.

QGP:n esiintyminen

Maailmankaikkeuden materiaalin uskotaan olleen kokonaan QGP:tä ensimmäisinä 20–30 mikrosekuntina alkuräjähdyksen jälkeen, kunnes materiaali laajeni ja jäähtyi aiheuttaen QGP:n hadronisoitumisen. Lisäksi sitä saattaa esiintyä myös neutronitähtien ytimissä.

QGP:n tutkiminen ja tuottaminen

Keinotekoisesti QGP:tä voidaan tuottaa törmäyttämällä raskaita ioneita suurilla energioilla. Tällaisissa kokeissa QGP:n syntyminen voidaan päätellä törmäyksessä tulevasta hiukkassäteilystä, jota havaitaan asianmukaisilla ilmaisimilla. Toistaiseksi vakuuttavimmat todisteet QGP:n olemassaolosta on saavutettu Relativistic Heavy Ion Colliderissa Brookhaven National Laboratoryssa Long Islandilla Yhdysvalloissa. Siinä kulta-ioneita kiihdytettiin relativistiseen nopeuteen ja törmäytettiin keskenään. Törmäyksessä syntyi Auringon sisusta 150 000 kertaa kuumempi möykky, joka pysyi koossa 10-23 sekuntia.  Kvarkkeja koossa pitävä vahva vuorovaikutus on äärimmäisen voimakas, minkä vuoksi QGP käyttäytyy nesteen kaltaisesti.

QGP:tä tutkitaan edelleen Relativistic Heavy Ion Colliderissa. Sveitsin ja Ranskan rajalla sijaitsevassa CERNin Large Hadron Colliderissa sitä tullaan tutkimaan kolmella ilmaisimella eli ALICElla, ATLASilla ja CMS:llä.

Lähteet

Aiheesta muualla 
 The Relativistic Heavy Ion Collider at Brookhaven National Laboratory
 The Alice Experiment at CERN
 The Indian Lattice Gauge Theory Initiative
 Quark matter reviews: 2004 theory, 2004 experiment
 Lattice reviews: 2003, 2005
 BBC article mentioning Brookhaven results
 Physics News Update article on the quark-gluon liquid, with links to preprints 

Plasmafysiikka
Kosmologia