Temperatura de Hagedorn - Hagedorn temperature
La temperatura de Hagedorn, T H , es la temperatura en la física teórica donde hadrónica la materia (es decir ordinaria materia) ya no es estable, y, o bien debe "evaporar" o convertir en materia quark ; como tal, se puede considerar como el "punto de ebullición" de la materia hadrónica. La temperatura de Hagedorn existe porque la cantidad de energía disponible es lo suficientemente alta como para que los pares de partículas de materia ( quark - antiquark ) puedan extraerse espontáneamente del vacío. Por lo tanto, considerado ingenuamente, un sistema a la temperatura de Hagedorn puede acomodar tanta energía como se pueda poner, porque los quarks formados proporcionan nuevos grados de libertad y, por lo tanto, la temperatura de Hagedorn sería un calor absoluto infranqueable. Sin embargo, si esta fase se ve como quarks, se hace evidente que la materia se ha transformado en materia de quarks , que puede calentarse aún más.
La temperatura de Hagedorn, T H, se trata de150 MeV o aproximadamente1,7 × 10 12 K , lo mismo que la masa-energía de los hadrones más ligeros, el pión . La materia a la temperatura de Hagedorn o superior arrojará bolas de fuego de nuevas partículas, que nuevamente pueden producir nuevas bolas de fuego, y las partículas expulsadas pueden ser detectadas por detectores de partículas. Esta materia de quarks se ha detectado en colisiones de iones pesados en SPS y LHC en CERN (Francia y Suiza) y en RHIC en el Laboratorio Nacional de Brookhaven (EE. UU.).
En la teoría de cuerdas, se puede definir una temperatura de Hagedorn separada para cuerdas en lugar de hadrones. Esta temperatura es extremadamente alta (10 30 K) y, por lo tanto, tiene un interés principalmente teórico.
Historia
La temperatura de Hagedorn fue descubierta por el físico alemán Rolf Hagedorn en la década de 1960 mientras trabajaba en el CERN. Su trabajo en el modelo de arranque estadístico de la producción de hadrones mostró que debido a que los aumentos de energía en un sistema provocarán la producción de nuevas partículas, un aumento de la energía de colisión aumentará la entropía del sistema en lugar de la temperatura, y "la temperatura se atasca en un valor límite ".
Explicación técnica
La temperatura de Hagedorn es la temperatura T H por encima de la cual la suma de la partición diverge en un sistema con crecimiento exponencial en la densidad de estados.
![{\ Displaystyle \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H}} ^ {-}} \ operatorname {Tr} \ left [e ^ {- \ beta H} \ right] = \ infty}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a723e00b121aa8d98c5e7bb98f0f21043ad0e137)
Debido a la divergencia, la gente puede llegar a la conclusión incorrecta de que es imposible tener temperaturas por encima de la temperatura de Hagedorn, lo que la convertiría en la temperatura más caliente absoluta, porque requeriría una cantidad infinita de energía . En ecuaciones:
![{\ displaystyle \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H}} ^ {-}} E = \ lim _ {T \ rightarrow T _ {\ rm {H}} ^ {-}} {\ frac {\ nombre de operador {Tr} \ left [He ^ {- \ beta H} \ right]} {\ operatorname {Tr} \ left [e ^ {- \ beta H} \ right]}} = \ infty}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f584d8b8795a020031dbebaefd51892290705441)
Esta línea de razonamiento era bien conocida por ser falsa incluso para Hagedorn. La función de partición para la creación de pares hidrógeno-antihidrógeno diverge aún más rápidamente, porque obtiene una contribución finita de los niveles de energía que se acumulan en la energía de ionización. Los estados que causan la divergencia son espacialmente grandes, ya que los electrones están muy lejos de los protones. La divergencia indica que a baja temperatura no se producirá hidrógeno-antihidrógeno, sino protón / antiprotón y electrón / antielectrón. La temperatura de Hagedorn es solo una temperatura máxima en el caso físicamente irreal de muchas especies exponencialmente con energía E y tamaño finito.
El concepto de crecimiento exponencial en el número de estados se propuso originalmente en el contexto de la física de la materia condensada . Fue incorporado a la física de altas energías a principios de la década de 1970 por Steven Frautschi y Hagedorn. En física hadrónica, la temperatura de Hagedorn es la temperatura de desconfinamiento.
En la teoría de cuerdas
En teoría de cuerdas , indica una transición de fase: la transición en la que se producen copiosamente cuerdas muy largas. Está controlado por el tamaño de la tensión de la cuerda, que es menor que la escala de Planck por la potencia de la constante de acoplamiento. Al ajustar la tensión para que sea pequeña en comparación con la escala de Planck, la transición de Hagedorn puede ser mucho menor que la temperatura de Planck . Los modelos tradicionales de cuerdas grandes unificadas colocan esto en la magnitud de10 30 kelvin , dos órdenes de magnitud menor que la temperatura de Planck. Tales temperaturas no se han alcanzado en ningún experimento y están mucho más allá del alcance de la tecnología actual, o incluso previsible.