Кварк-глюонная плазма — компьютерная модель

Кварк-глюонная плазма – состояние вещества, при котором последнее представляет собой набор глюонов, кварков и антикварков. Образование такой плазмы протекает аналогично образованию обычной плазмы.

Атомы обычного вещества в большинстве своем нейтральны, так как заряд их ядра компенсируется электроном, вращающимся вокруг ядра. С повышением температуры атомы ионизируются, то есть электрон получает достаточно энергии, чтобы покинуть свою орбиту, в результате чего имеется отдельно положительно заряженное ядро и отрицательно заряженный электрон. Такое состояние вещества и называется плазмой.

В случае с кварк-глюонной плазмой – компенсируется так называемый «цвет». Цвет – одна из характеристик кварков которые составляют частицу – адрон, и глюонов – которые «склеивают» кварки (являются переносчиками сильного взаимодействия).

Конфайнмент

Кварки и глюоны, составляющие адроны, в обычных условиях не способны находиться в свободном состоянии. Так, если попытаться «растащить» их на расстояние, большее, чем размер адрона (10 -13 см), энергия кварков и глюонов быстро и неограниченно возрастает. Явление невозможности разделить кварки называется «конфайнмент», что с английского переводится как «тюремное заключение». Описывается данное явление с использованием уже упоминаемой ранее характеристики – цвета. Таким образом в свободном состоянии могут существовать лишь составные из кварков объекты, которые имеют белый цвет. Например, протон состоит из кварков, цвета которых: зеленый, синий и красный, что в сумме дает белый.

Однако, существуют условия, при которых конфайнмент работает иначе. К таким условиям относится сверхнизкая температура или сверхвысокое давление. В случае таких условий волновые функции двух нуклонов (общее название протонов и нейтронов, составляющих ядро атома) перекрываются, говоря простым языком – эти частицы как бы «налезают друг на друга». Вследствие этого кварки перестают различать свои родные нуклоны и начинают свободно перемещаться по всему объему ядра, состоящего из этих нуклонов. Таким образом конфайнмент имеет место, однако объем его «тюремной клетки» в разы увеличивается. Следовательно, чем больше нуклонов соприкасаются и «накладываются», тем больше размер «клетки». Подобное явление может достигать макроскопических масштабов и более.

Существование и получение

Кварк-глюонная плазма возникает в результате «наложения» множества нуклонов друг на друга, вследствие чего кварки свободно перемещаются внутри объема ядра, состоящего из этих нуклонов. Подобная плазма существует в первую очередь в условиях повышенного давления, как например в ядрах нейтронных звезд. Однако, в 2005-м году американским ученым удалось получить кварк-глюонную плазму на коллайдере тяжелых ионов RHIC. На данном ускорителе удалось столкнуть ядра на скорости 99.99% скорости света, в результате столкновения выделилось 20000 ГэВ энергии, было достигнуто давление 10 25 –10 30 атмосферных давлений и температура 10 9 –10 10 К. Позже подобный эксперимент повторили на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНЕ при больших энергиях.

- Как вы пришли в науку?

Астгик Торосян, инженер-программист, лаборатория информационных технологий:

Все началось с любви к математике. Как известно, в теоретической физике математики очень много (если вообще не все). После школы встал вопрос выбора профессии, тогда было «модно» идти в экономисты; мне же всегда нравились точные науки, в частности математика, и я также решила пойти по этой дороге. Однако впоследствии я поступила на кафедру прикладной математики и информатики, а спустя два года перешла на кафедру теоретической физики. Работать над кубитами (кубит, или квантовый бит, - единица квантовой информации) предложил мой руководитель дипломной работы, а после окончания университета я поступила к нему на работу в Объединенный институт ядерных исследований. Здесь и начался мой путь.

Мария Фомина, младший научный сотрудник, лаборатория ядерных проблем:

В школе мне всегда легко давалась математика, физика. Поэтому когда пришло время выбирать профессию, я точно знала, что она будет связана с точными науками. Выбрала физический факультет Воронежского государственного университета. Когда нужно было выбирать уже более узкую специальность, решила, что медицинская физика, а именно применение ядерной физики в медицине, мне вполне подойдет - и интересно, и для девушки подходяще. По этой специальности и закончила бакалавриат, но в магистратуру поступила на специальность «ядерная физика». На первом курсе магистратуры мне предложили поехать в Дубну, сначала на практику, а потом и на диплом. Что я и сделала. Именно в Дубне я связала свою жизнь с самой интересной, загадочной и распространенной частицей на Земле - нейтрино.

Александра Фризен, младший научный сотрудник, лаборатория теоретической физики:

Мне кажется, что приход в науку - это всегда случайно, на самом деле. Сначала ты учишься. Я училась на физфаке в Саратовском университете. Специальность у меня была - динамика нелинейных систем. Колебания, волны, радиофизика. Курсу к третьему я просто поняла, что мне надоело этим заниматься. Потому что все одно и то же, но под разным соусом. И у нас как раз начали читать курс теоретической физики. Я пошла на кафедру теоретической физики и сказала: «Возьмите меня к себе!» А потом я приехала в Дубну, на конференцию, и решила остаться. Планов заниматься наукой у меня на третьем курсе точно не было. У меня были планы вплоть до того, чтобы уйти и заняться чем-нибудь другим. Так что это вышло случайно. В Дубне я нахожусь с пятого курса, то есть с 2006 года. Во-первых, мне понравился город. Во-вторых, мне понравился институт. И в-третьих, меня действительно что-то задело в том плане, что интересно стало. Хотя, конечно, это не совсем «возьмите меня к себе» было. Я же приехала на конференцию. На подобного рода мероприятиях, особенно на летних школах для молодых ученых, иногда сами профессора подходят и занимаются саморекламой. У нас на кафедре в Саратове все это знали и посоветовали мне там присмотреться. Так я нашла научного руководителя.

Вы знаете, в XVII-XVIII вв. были такие специально обученные люди, которые спаивали людей, и потом те, кого напоили, неожиданно просыпались матросами на кораблях. Вот эти конференции проходили примерно так же. Что происходит? Слегка напоят, а проснешься уже на корабле!

- Какова тематика вашей научной работы?

А. Торосян:

Знаете, что такое кубит - квантовый бит? Вот я занимаюсь теорией квантовых вычислений. Мы рассматриваем квантово-механические системы (двух кубитов и пары кубит-кутрит), которые можно описать матрицей плотности. Имея в руках матрицу плотности, можно исследовать свойства перечисленных систем, находить условия сепарабельности (или перепутанности), мерить степень перепутанности, давать классификацию орбит соответствующих групп в соответствии с вырождениями матрицы плотности и многое другое.

М. Фомина:

Я физик-экспериментатор, сейчас работаю над экспериментом DANSS , который проходит на Калининской АЭС. Этот эксперимент решает сразу две задачи: фундаментальную - лучше понять природу нейтрино, и прикладную - использовать нейтрино для мониторинга безопасности работы АЭС.

Нейтрино - это самая распространенная во Вселенной частица, но при этом она одна из самых малоизученных: она не имеет заряда, а значит, не участвует в электромагнитных взаимодействиях и не входит в состав окружающего нас вещества. До сих пор не удается измерить ее массу - существуют только ограничения. Есть еще одно интересное явление, связанное с нейтрино, - нейтринные осцилляции. Что это такое? Есть три типа нейтрино - электронное, мюонное и тау-нейтрино. Это разные частицы с разными массами, но при свободном движении они могут превращаться друг в друга, то есть если от источника летит мюонное нейтрино, то при удалении от него можно наблюдать уже электронное или тау-нейтрино. Как раз за открытие нейтринных осцилляций, доказывающих наличие массы у частицы, и была вручена Нобелевская премия по физике в 2015 году (согласно Стандартной модели нейтрино не имеет массы).

Самым мощным источником нейтрино на Земле являются атомные станции. Во время выгорания ядерного топлива (в основном урана) образуется огромное количество реакторных нейтрино (если быть точным, то электронных антинейтрино), при этом нарабатывается оружейный плутоний. И каждое нейтрино несет некую информацию о том, что произошло в реакторе, потому что энергия нейтрино напрямую зависит от того, как выгорает топливо, какие элементы в данный момент там сгорели, какова мощность реактора. Соответственно, зная так называемый энергетический спектр этих частиц, можно сказать, что у нас на данный момент топливо состоит из такого-то количества урана, такого-то количества плутония, которое уже наработалось. Также можно сказать, какова тепловая мощность реактора в данный момент.

Однако это просто только на словах. Во-первых, как я уже сказала, нейтрино трудно регистрировать. Во-вторых, АЭС - закрытые объекты, а для такого мониторинга детектор надо поставить близко к реактору - в нескольких метрах. А детектор - это так называемая сцинтилляционная жидкость, и она горючая, плюс ее нужно очень много - это гигантские детекторы. Поэтому на практике раньше такого мониторинга не получалось.

Мы работаем прямо на реакторе Калининской АЭС, и у нас сцинтиллятор, не жидкий, а твердый - полистирол, и устройство наше компактное. То есть это кубический метр пластика - вот и весь детектор. Если поставить три таких куба вокруг активной зоны (реактор - это большой цилиндр порядка трех метров в диаметре и столько же - высотой), то мы сможем получить его «томографию»: с точностью 10-15 см понять, где уран выгорает быстрее, где сколько плутония, где какие температуры. Это позволит не только повысить безопасность, но и оптимизировать эксплуатацию. А это деньги.

Мониторинг активной зоны реактора - это прикладная задача нашего детектора. Но существует и фундаментальная (и для меня как физика более интересная) задача - поиск короткопробежных осцилляций нейтрино в четвертый тип нейтрино - стерильное. Многие эксперименты, которые ставили для исследования реакторных нейтрино, показывали дефицит частиц, то есть детекторы регистрировали меньшее количество частиц, чем предполагалось. Это явление называют «аномалией реакторных антинейтрино». Одним из объяснений этого дефицита является возможность существования четвертого типа нейтрино - стерильного. Вот поиск осцилляций в это состояние и является фундаментальной задачей нашего детектора. Детектор DANSS работает с 2016 года, сейчас идет набор статистики. То есть, если они есть, мы это можем увидеть. Если их нет, мы это тоже увидим. Ведь измерять нейтрино так трудно, что существует вероятность того, что на других детекторах их просто пропустили, а мы измерим точнее - наш детектор находится всего в 11 метрах от активной зоны реактора, и вообще, никакого дефицита, аномалии не увидим. Доказательство или опровержение чего-то нового - это всегда интересно, как минимум. Ведь очень здорово себя считать причастной к какой-либо «новой» физике.

А. Фризен:

Чем я сейчас занимаюсь? Сейчас объясню. Во Вселенной существует два способа образования массы. Первый механизм - на самом элементарном уровне: изначально безмассовые элементарные частицы становятся массивными через механизм Хиггса. Поэтому все частицы, которые составляют Стандартную модель, имеют массу. И на самом деле этот факт очень сильно нарушает глобальную симметрию во Вселенной. На этом природа не остановилась и все яйца в одну корзину складывать не стала. Кварки начинают взаимодействовать между собой, чтобы образовать адроны. И получается так, что это взаимодействие обретает массу. Это второй механизм. То есть был кварк в 5 МэВ, он начал взаимодействовать с соседями и стал весить 300 МэВ. И вот этот сильновзаимодействующий кварк, находящийся внутри протона, из протона вытащить нельзя - есть такое правило. И естественно, наверное, у ученых возникла идея: как же эти кварки можно достать и могут ли они вообще быть свободными? Тогда делаем мысленный эксперимент: мы начинаем ядро сжимать. Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из кварков и глюонов. Если мы его сжимаем, протоны и нейтроны начинают между собой перекрываться. Они перекрываются, и уже становится непонятным, какой кварк какому нуклону принадлежит. И о таком состоянии говорят, что произошел фазовый переход, то есть кварки освободились. Это состояние называется кварк-глюонной плазмой, предполагается, что вся наша материя была в таком состоянии сразу после Большого взрыва.

Предполагается. Но эта кварк-глюонная плазма до сих пор вызывает очень много споров среди ученых. Для того чтобы ее найти, как раз и проводятся эксперименты, например на LHC, а в Дубне будут проводиться на коллайдере NICA. И я занимаюсь - в теоретическом смысле - поиском фазового перехода от состояния адронной материи, привычной нам, к состоянию кварк-глюонной плазмы. Предполагается, что там должен существовать фазовый переход. И на самом деле, возможно, даже два типа фазовых переходов: очень мягкий, когда кварки могут сосуществовать с адронами, и жесткий, когда сначала были только адроны, а потом сразу кварки и глюоны. Но нужно понимать, что эти процессы совсем не похожи на то, что мы себе представляем в нашем обычном, большом и классическом (в смысле не микро- и не квантовом) мире. Кварк-глюонная плазма существовала всего 0,1 секунды после Большого взрыва и в очень ограниченном объеме. И потом произошел искомый переход. Мы развиваем модель того, как он мог произойти. Очень ограниченный объем. Крайне ограниченное количество времени. Потом сразу начинает происходить расширение этой материи. Начинается охлаждение, и мы уже не видим эти свободные кварки. Мы их видим уже в адронах, пионах (π-мезонах), резонансах и каонах (К-мезонах), да в чем угодно! И вот самый интерес - как раз именно в том, чтобы найти и понять, возможно ли это состояние кварк-глюонной плазмы, освобождение кварков и глюонов, или нет.

- Какие у вас планы на будущее?

А. Торосян:

Хотелось бы продолжить работать в этой сфере; мне нравится заниматься аналитическими, а также численными расчетами, используя системы компьютерной алгебры. Мы рисуем многомерные объекты, считаем вероятности перепутанности, получаем новые формулы и приходим к красивым выводам. Очень нравится быть частью всего этого.

М. Фомина:

Если сказать коротко о моих планах на будущее, то это наука, наука и наука. Я уже не представляю себя в другом направлении физики, не говоря уже о других специальностях. Нейтринная физика сейчас очень актуальна во всем мире. О другом разделе физике не приходится думать вообще. Поэтому для меня очень важно продолжить участие в эксперименте DANSS и защитить кандидатскую диссертацию - это и является самыми важными планами на ближайшее будущее.

А. Фризен:

Сложный вопрос. У меня, наверное, есть интерес к астрофизике. Там есть такой объект, как нейтронные звезды, которые позволяют предположить, что внутри них материя может находиться в состоянии кварк-глюонной плазмы. Потому что это очень маленькие, компактные и горячие объекты. Интересуют черные дыры. Возможно, я этим займусь вдобавок. Потому что это пересекающиеся области. И человек, который изучает нейтронные звезды, очень широко использует в том числе и ту модель, которой я занимаюсь.

В пригороде Женевы, Швейцария, за цветущими лугами скрывается склад с лифтом, который едет только вниз. На глубине сотен метров, внутри восьмиугольной полой трубы, напоминающей большой сарай, располагаются гиперкомпксные детекторы, фиксирующие столкновения протонов. Ученые, задействованные в эксперименте на БАКе, решили получить странное вещество, которое скорее всего наполняло новорожденную Вселенную спустя мгновение после Большого Взрыва. Так называемая кварк-глюонная плазма создавалась в лабораторных условиях и до этого, путем столкновения сравнительно крупных атомов свинца. На этот раз исследователи решили столкнуть между собой ничтожно малые протоны, и то далеко не все.

Важность результатов исследования, опубликованного на днях в журнале Nature Physics , станет ясна обывателю далеко не сразу. В основном использование протонов позволит обеспечить более точный способ анализа кварк-глюонной плазмы. По словам исследователя Ливио Бьянки, протон-протонные столкновения позволят избежать получения большого количества ненужных, хаотических данных, на анализ которых уйдет слишком много времени. Открытие также позволит физикам изучить механизм столкновения протонов и, возможно, в будущем благодаря этому открыть другие, пока неизвестные науке частицы, как в свое время это произошло с бозоном Хиггса.

Все протоны и нейтроны состоят из двух сортов кварков, элементарных частиц, но помимо них существуют еще четыре сорта (или «аромата»), и в результате совокупности всех шести разновидностей этих частиц и получаются огромное разнообразие более крупных частиц. Клееподобные частицы, глюоны, удерживают кварки вместе, обычно парами или тройками, а потому одиночный кварк найти практически невозможно, поскольку сила притяжения между ними с расстоянием растет, а не ослабевает. Тем не менее, стоит подать на них энергию, и кварки превращаются в «горячий суп», где все они плотно связаны как идеальная жидкость. Это и есть кварк-глюонная плазма, которая так интересует ученых.

Ученые, работающие на коллайдере, знали о существовании этого квантового супа из опытов по высокоэнергетическим столкновениям атомов золота или свинца, которые производились на коллайдере США RHIC и LHC. Но чтобы на самом деле объявить об открытии этого вещества, им нужно было добыть несколько вещей. В частности, им был необходим разогретый до триллиона градусов шар жидкой плазмы, поскольку при таких условиях свойство кварков, известное как «strangeness enhancement», позволяет разделить потоки частиц на синглеты, то есть на выходе ученые получили бы единичные кварки. Но как осуществить подобную операцию?

Исследователи CERN достигли вышеупомянутого состояния, сравнив выход экзотических каонов и лямбда-частиц (каждая из которых содержит один из видов кварков, «странный» кварк), частицы кси (которая содержит два таких кварка) и частицы омега (которая содержит три) в результате протонных столкновений. Соответственно, чем больше странных кварков, тем больше выход. Во время столкновения протонов образуются частицы разного размера, и больше частиц на выходе означало бы и повышенную долю странных кварков в них.

Детектор ALICE, разработанный специально для определения подобных микроскопических операций, отлично справляется со своей задаче благодаря сложному массиву детекторов, размещенных под защитной оболочкой. Подобная работа может показаться весьма спекулятивной, и это так: ученые не утверждают, что в результате протон-протонных столкновений они уже обнаружили кварк-глюонную плазму. Несмотря на это, ALICE и другие детекторы CERN CMS и ATLAS объединяют сотни физиков, которые ищут аналогичные результаты. На этой неделе эксперимент со столкновением протонов был проведен лишь на половину той мощности, на которую способен LHC. БАК наконец вернулся в работу после многомесячных технических работ, а значит эксперимент будет продолжаться и изучение элементарных частиц возобновится в ближайшее время.

Прошло всего три недели с начала работ по столкновению тяжелых ионов в Большом адронном коллайдере, и физики трех экспериментов (ALICE, CMS и ATLAS) уже получили первые данные о том, какой была материя в самые ранние мгновения существования Вселенной. Эксперимент ALICE (A Large Ion Collider Experiment), специально оптимизированный для изучения тяжелых ионов (сейчас сталкиваются пучки ионов свинца), уже опубликовал первые данные, свидетельствующие об образовании так называемой кварк-глюонной плазмы.

Это состояние, в котором находилась вся материя через примерно 0,00000000001 секунды после Большого взрыва.

В тот момент даже элементарные частицы — протоны и нейтроны — еще «не собрались» из составляющих их кварков и глюонов. Их температура и скорости движения были слишком высокими для формирования частиц, поэтому они составляли лишь смешанную «жидкость» — кварк-глюонную плазму. ALICE удалось наблюдать так называемый эллиптический поток, напрямую говорящий о возникновении кварк-глюонной плазмы.

Несколько дней назад коллаборации ATLAS и CMS сообщили об обнаружении еще одного эффекта, характерного для образования этого экстремального состояния вещества, - гашения адронных струй. Работа физиков ATLAS принята к публикации в журнале Physical Review Letters , а

в четверг в CERN состоится семинар, на котором будут доложены все последние результаты коллабораций.

«Поистине впечатляет то, как быстро эксперименты пришли к этим сложным физическим результатам. Коллаборации соревнуются друг с другом в быстроте публикаций материала, однако, конечно, работают вместе, чтобы создать полную картину изучаемых явлений и провести перекрестное сравнение результатов. Это прекрасный пример того, как работают конкуренция и сотрудничество - ключевые точки в этой области исследований», — отметил Серджио Бертолуччи, директор CERN по исследованиям, слова которого приводит пресс-служба организации .

Эксперименты БАК в основном изучают одни и те же явления, однако конструкции их принципиально различаются.

Это позволяет наблюдать происходящие при столкновении пучков частиц события разными методами, более четко регистрировать их и проверять, является ли наблюдение следствием возникновения некого эффекта или это лишь «шумы». Только при получении одних и тех же данных несколькими методами их считают достоверными.

Изучение кварк-глюонной плазмы - один из приоритетов работы БАК. Это поможет не только понять, как выглядела Вселенная сразу после рождения, но и изучить процесс формирования современной материи.

Кварк-глюонная плазма - максимально «распределенное» состояние вещества, где частицы - кварки и глюоны — не связаны так называемыми сильными взаимодействиями, которые сейчас поддерживают существование протонов, нейтронов и вообще всех ядер Периодической системы имени Менделеева, из которых состоит наш мир - живой и неживой.

Изучая кварк-глюонную плазму, ученые надеются лучше разобраться в природе сильного взаимодействия.

Как же создается это небывалое состояние в БАК? При столкновении ионов свинца - очень тяжелых частиц (они тяжелее протонов примерно в 200 раз) — в точке пересечения пучков концентрируется достаточно энергии, чтобы создать в очень маленьком объеме «микрокапельки» «первобытной» материи. Ее присутствие регистрируется по ряду особых сигналов, которые способна измерить аппаратура детекторов БАК.

В работе коллаборации ALICE говорится, что горячая кварк-глюонная плазма ведет себя, как жидкость с очень низкой вязкостью (идеально текучая среда). Эти данные согласуются с полученными ранее на коллайдере RHIC (The Relativistic Heavy Ion Collider, релятивистский коллайдер тяжелых ионов, Брукхейвенская национальная лаборатория, Нью-Йорк).

«Теперь, когда мы начали сталкивать тяжелые ядра, БАК стал настоящим «прибором Большого взрыва» — это звучит как фантастика. Наши наблюдении кварк-глюонной плазмы подтверждают данные коллег с RHIC, однако уже сейчас мы можем отметить дополнительные важные особенности», — отметил Юрген Шукрафт, руководитель коллаборации ALICE.

Эксперименты ATLAS и CMS эффективно наблюдали гашения струй, так как их системы позволяют очень эффективно «герметизировать» энергию и измерять ее выделение. Измеряют они, в частности, струи частиц, возникающие при столкновениях. Струи, возникающие при столкновениях протонов, чаще всего появляются парами.

Однако при столкновении тяжелых ионов струи взаимодействуют в жестких условиях горячей очень плотной среды.

В результате возникает очень характеристичный сигнал, известный как гашение струй, выражающийся в резком падении их энергии. Это значит, что при столкновении частиц в детекторе возникает среда, гораздо плотнее любой известной материи. Гашение струй - хороший параметр для детального изучения поведения плазмы.

Столкновение пучков свинца в БАК продолжится до 6 декабря. Затем коллайдер будет остановлен на несколько месяцев.

Большой адронный коллайдер - самый крупный и мощный в мире кольцевой ускоритель элементарных частиц. Он находится под землей в 27-километровом тоннеле на территории Швейцарии и Франции недалеко от Женевы в Европейском центре ядерных исследований (CERN). Активная фаза работы коллайдера началась в конце мая 2010 года. Четыре детектора гигантского прибора (CMS, ATLAS, ALICE и LHCb) занимаются изучением состояния вещества во Вселенной сразу после Большого взрыва, поисками бозона Хиггса - частицы, которая дает начало массе во Вселенной, а также поиском «новой физики» — явлений за пределами Стандартной модели, господствующей современной теории физики частиц.

КВАРК-ГЛЮОННАЯ ПЛАЗМА, гипотетическое состояние сильновзаимодействующей материи, характеризующееся отсутствием удержания цвета (конфайнмента). В этом состоянии цветные кварки и глюоны, пленённые адронами, освобождаются и могут распространяться как квазисвободные частицы по всему объёму кварк-глюонной плазмы - возникает «цветопроводимость» (аналогично электрической проводимости в обычной электрон-ионной плазме). По современным представлениям, это состояние образуется при высоких температурах и/или больших барионных плотностях равновесной адронной материи.

В естественных условиях кварк-глюонная плазма существовала, по-видимому, только в первые 10 -5 с после Большого взрыва. Не исключено, что она может присутствовать и в центре наиболее массивных нейтронных звёзд. Есть основания считать, что атомные ядра в своём составе, кроме протонов и нейтронов, содержат «капельки» кварк-глюонной плазмы, т. е. ядра рассматриваются как гетерофазные системы.

Возможность существования кварк-глюонной плазмы тесно связана со спонтанным нарушением симметрии физического вакуума в квантовой хромодинамике (КХД) и с асимптотической свободой - убыванием эффективного цветового заряда с уменьшением расстояния между цветными частицами, с ростом температуры и/или плотности. Однако строгое математическое доказательство существования фазового перехода и удержания цвета в КХД пока отсутствует. Значительные успехи на пути решения этих сложных проблем достигнуты в компьютерных расчётах на пространственной решётке (смотри Решёточные теории поля).

Для экспериментальных исследований кварк-глюонной плазмы предлагается создать необходимые условия для её образования в лаборатории путём соударения тяжёлых ядер высокой энергии. Оценки показывают, что образующаяся в области столкновения ядер система будет существовать достаточно долго, её энергия и сжатие могут обеспечить достижение фазы кварк-глюонной плазмы при использовании уже действующих ускорителей тяжёлых ионов. В качестве наиболее важных сигналов, дающих информацию о формировании кварк-глюонной плазмы, предполагается использовать процессы образования лептонных пар, эмиссии фотонов и аномально большое число рождений странных частиц.

Лит.: Шелест В. П., Зиновьев Г. М., Миранский В. А. Модели сильновзаимодействующих элементарных частиц. М., 1976. Т. 2; Горенштейн М. И. и др. Точно решаемая модель фазового перехода между адронной и кварк-глюонной материей // Теоретическая и математическая физика. 1982. Т. 52. № 3; Фейнберг Е. Л. Термодинамические файрболы // Успехи физических наук. 1983. Т. 139. № 1.