สสารควาร์ก

สสารควาร์ก (อังกฤษ: Quark matter หรือ QCD matter; ดูเพิ่มใน QCD) มีความหมายถึงสถานะของสสารในทฤษฎีจำนวนหนึ่งซึ่งมีค่าองศาความเป็นอิสระครอบคลุมไปถึงควาร์กกับกลูออน สถานะของสสารในทางทฤษฎีเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่มีความหนาแน่นและอุณหภูมิสูงยิ่งยวด คือนับพันล้านเท่าของค่าที่สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะสมดุลในห้องทดลอง ภายใต้สภาวะยิ่งยวดนั้น โครงสร้างของสสารซึ่งเรารู้จักคุ้นเคยกันที่ประกอบไปด้วยนิวเคลียสอะตอม (ซึ่งประกอบด้วยนิวคลีออน อันเป็นการรวมตัวกันของควาร์ก) กับอิเล็กตรอน จะล่มสลายลง สำหรับสสารควาร์กแล้ว การคำนึงถึงโครงสร้างสสารควรยึดถือตัวควาร์กนั่นเองเป็นค่าองศาความเป็นอิสระพื้นฐาน

ในแบบจำลองมาตรฐานของการศึกษาฟิสิกส์อนุภาค แรงที่แข็งแกร่งที่สุดคืออันตรกิริยาอย่างเข้ม ซึ่งสามารถอธิบายได้ตามทฤษฎีควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD) ที่สภาวะความหนาแน่นและอุณหภูมิปกติ แรงนี้จะประกอบไปด้วยควาร์กที่รวมตัวกันเป็นอนุภาค (ฮาดรอน) ซึ่งมีขนาดประมาณ 10⁻¹⁵ ม. = 1 เฟมโตเมตร = 1 fm (เทียบกับมาตรวัดพลังงานของ QCD Λ_QCD ≈ 200 MeV) และไม่สามารถส่งผลกระทบได้ที่ระยะทางไกลๆ อย่างไรก็ดี เมื่ออุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นจนถึงระดับพลังงาน QCD (ประมาณ 10¹² เคลวิน) หรือความหนาแน่นเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่ระยะห่างภายในควาร์กเฉลี่ยน้อยกว่า 1 fm ฮาดรอนจะหลอมละลายกลายไปเป็นควาร์กที่เป็นองค์ประกอบ อันตรกิริยาชนิดเข้มก็จะกลายเป็นคุณลักษณะหลักทางกายภาพ สภาวะเช่นนี้แหละที่เรียกว่า สสารควาร์ก หรือสสาร QCD

หนังสืออ่านเพิ่มเติม

• S. Hands, "The phase diagram of QCD" arXiv:physics/0105022 Contemp. Phys. 42, 209 (2001).

• K. Rajagopal, "Free the quarks" SLAC Beam Line 31N2:9-15,2001

แหล่งข้อมูลอื่น

• Virtual Journal on QCD Matter
• RHIC finds Exotic Antimatter