浙江大学：粒子物理——极端条件下物质形态 matter under extreme conditions

极端条件下物质形态 matter under extreme conditions 浙江逅代物理中心鲁定辉 dhu@zju.edu.cn

极端条件下物质形态 matter under extreme conditions 浙江近代物理中心鲁定辉 dhlu@zju.edu.cn

BIG BANG 宇宙学模型 BG BANG PLUS TINIEST FRACTION OF A SECOND Big Bang Inflation 时间(s)温度(eⅥ)事件 10-36 1024大统一射期 10-32 10 暴派开始 COBE BIG BANG PLLIS 10-12 10 电弱相叟 SKY MAP 300 000 YEARS 10-6 109质子、中子产生 10-2-102106-7核合成 RHTH 1013 原子形成,星糸 FRST GA 1017-1810-4(3K,137+2亿年) G BANG PUS BILLION YEARS

宇宙学模型 Big Bang + Inflation 时间(s) 温度(eV) 事件 10－36 1024 大统一时期 10－32 1023 暴涨开始 10－12 1012 电弱相变 10－6 109 质子、中子产生 10－2－102 106－7 核合成 1013 1 原子形成，星系 1017－18 10－4 （3K，137+2亿年)

中子星和夸克星(QGP) QGP: a state of matter in which the quarks inside protons and neutrons will blend together in a high- energy soup, 惯性约束聚变(ICF)有关的HDP 拍瓦(10415- Petawatt)激光与等离子体相互作用 Data:实验室与天体观测相结合

❖ 中子星和夸克星 (QGP) QGP: a state of matter in which the quarks inside protons and neutrons will blend together in a high￾energy soup. ❖ 惯性约束聚变(ICF)有关的HEDP 拍瓦（10^15-Petawatt）激光与等离子体相互作用 ❖ Data: 实验室与天体观测相结合

phase diagram Rho 2001 QCD相图 arly universe Ic quark-gluon RHIC plasma 型250 20 SPS chemIcal freeze。ut AGS deconfinement 实验室 chiral restoration thermal froe。ut SIS hadron as 天体粒子 atomIc neutron starB 92 0.4 0.B 12 1A4 baryonic chemical potential HR IGevI

QCD 相图 ➢实验室 Rho 2001 ➢天体粒子 phase diagram

国际上高精度天体观测设备 Hubble空间望远镜 多种望远镜和探测器(射电、红外、X射线和射线、宇宙线等 Keck telescopes on Mauna Kea, hawaii HST in orbit Very Large Telescope(VLT)on Cerro Paranal in northern chile

Keck telescopes on Mauna Kea, Hawaii Very Large Telescope (VLT) on Cerro Paranal in northern Chile HST in orbit •国际上高精度天体观测设备 Hubble空间望远镜 多种望远镜和探测器（射电、红外、X射线和射线、宇宙线等

钱德拉X射线(2004) “ Cassiopeia A”,仙后座 的巨大超新星恒星残留 距离地球有1万光年。爆 炸图像显示该恒星已经坍 缩成为一颗新生的中子星 包含的大量有价值信息足 够天文学家们花上几年的 时间来深入分析研究

钱德拉X射线(2004) : “Cassiopeia A”，仙后座 的巨大超新星恒星残留， 距离地球有1万光年。爆 炸图像显示该恒星已经坍 缩成为一颗新生的中子星. 包含的大量有价值信息足 够天文学家们花上几年的 时间来深入分析研究

A NEUTRON STAR: SURFACE and INTERIOR 直径10公里,质量 CORE 0046却比地球大100万 omodeneou 0000 m倍。像陀螺似的旋 转高速摆动,以每 秒3次的频率发出 ATMOSPHERE ENVELOPE 无线电脉冲。 CRUST ORQE÷39年, Tolman INNER CORE Oppenheimer Volkoff 令67年;Bel- Hewish Cone of open 74年 Nobel prize ●已经发现400多颗 银河系可能有10万 颗! Neutron Superfluid Neutron Superfluid Neutron Vortex Proton Superconduct Neutron vortex Magnetic Flux Tube

❖ 直径10公里，质量 却比地球大100万 倍。像陀螺似的旋 转高速摆动，以每 秒3次的频率发出 无线电脉冲。 ❖ 39年,Tolman￾Oppenheimer￾Volkoff. ❖ 67年;Bell-Hewish. 74年Nobel prize ❖ 已经发现400多颗。 银河系可能有10万 颗！

Outer crust: nuclei Inner crust: nuclei+ neutron gas Rod- and plate-like structures ● Uniform nuclear matter Condensates of 兀,K,∑, Quarks 0.3km~0.6km ~10km uv-8uR=87GTH 冷 Relativity:压强向中心递增 令内核:超流体,奇异星 冷中心:夸克物质(QGP,新结构,色超导) 温度效应?

Cross section ❖ Relativity：压强向中心递增 ❖ 内核：超流体，奇异星 ❖ 中心：夸克物质（QGP，新结构，色超导) ❖ 温度效应？ R  g  R 8GT  2 1 − =

12 oclock Sextant 10/11 Sextant 12) PHOBOS BRAHMS 200 o'clock RHIC sexturrtsn TAR FIrst sextant to be tested BOOSTERI LINAc AGS Au核加速到约200AGe∨(质心系动能),金核对撞产生自由形态的夸克, 这时夸克-胶子等离子体运动形式与理想液体性质十分相似(粘性极低)

RHIC Au核加速到约200AGeV（质心系动能），金核对撞产生自由形态的夸克， 这时夸克-胶子等离子体运动形式与理想液体性质十分相似（粘性极低）

液气相变-高能质子轰击金核

液气相变-- 高能质子轰击金核