Quark-Gluon Plasma

私たちの日常下において、電子は原子核のまわりに電気的な力によって束縛されていて、原子を形成しています。原子核の電荷数と電子の数は等しく、原子は全体として中性の状態にあります。通常の原子核は、陽子と中性子（総称して核子と呼ぶ）から成り立ち、これらの核子は３つのクォークから構成されています（クォークには、ｕ、ｄ、ｓクォークなど６種類存在すると考えられている）。クォークから構成される粒子(=ハドロン)には、核子などのように３個のクォークからなる粒子のほかに、クォーク・反クォーク対から成る中間子があります。これらのクォークは、それぞれの重粒子あるいは中間子に強く束縛されており、けっして単独で飛び出すことが出来ないという不思議な性質を持っています。

現在の素粒子・原子核物理学の標準模型を構成する理論の一つである「量子色力学（QCD）」によると、 強い相互作用をおこなう粒子（ハドロン）の集まりは、高温（150-200 MeV）高密度（>1 GeV/fm^3）の極限条件下ではクォークとグルーオンが主体となる新しい物質相「クォーク・グルーオン・プラズマ」（QGP）へ相転移することが予想されています。このような高温度や高密度状況下では、核子間距離が非常に小さくなり、核子の境界が重なり始め、核子内に閉じ込められているクォークは自由に動きだすと考えられます。クォークが核子や中間子への閉じ込めから開放されて、クォークとクォーク間相互作用を伝えるグルーオンが自由に動き回れるクォーク・グルーオン・プラズマが生成されることになります。