Конденсат кольорового скла — стан кваркової матерії в адронах, що рухаються з ультрарелятивістськими швидкостями. Характерною особливістю є велика кількість низькоенергетичних глюонів. Їх кількість настільки велика, що кожна мода поля всередині адрона заповнюється великою кількістю глюонів, які сильно взаємодіють між собою, завдяки чому до системи можна застосовувати класичний польовий опис, замість набору окремих частинок. ККС важливий для опису високоенергетичних зіткнень протонів і ядер як стан матерії, у якому вона перебуває просто перед зіткненням, до утворення кварк-глюонної плазми.
Назва пов'язана з тим, що глюони в цьому стані мають дуже високу щільність, а також з тим, що через релятивістське сповільнення часу вся система перебуває ніби у «замороженому» стані, подібно до спінових стекол.
Будь-який протон (або інший адрон) складається з трьох кварків, які називаються валентними. Кварки мають кольоровий заряд, тому вони випромінюють віртуальні глюони, які також входять до складу частинки. Глюони також мають кольоровий заряд (якщо точніше, кожен глюон має колір і антиколір одночасно), тому вони самі також випромінюють глюони. Ймовірність випромінювання глюона з енергією x (де x це доля енергії глюона від загальної енергії протона, параметр Бйоркена) пропорційна — тобто випромінювання менш енергійного глюона є більш імовірним. Таким чином, кількість низькоенергетичних мод значно перевищує кількість високоенергетичних, і взагалі, будь-яких інших частинок в протоні (крім глюонів і валентних кварків, у протоні є деяка кількість віртуальних, морських, кварків, що утворюються при розпаді глюона на кварк-антикваркову пару — проте їх кількість теж на порядки менша за кількість глюонів)COLOR GLASS CONDENSATE AND GLASMA.
З іншого боку, еволюція поперечного імпульсу глюона відбувається за іншим законом, як випадкове блукання відносно початкових значеньA Note on the BFKL Pomeron and the «Hot Spot» Cross Section. Поперечний імпульс, за співвідношенням невизначеностей, пов'язаний з «розміром» глюона. Через те що імпульс змінюється випадковим чином, деякі глюони мають дуже низькі значення, через що їх розмір стає порівняним з розміром усього протона — хвильові функції починають перекриватися. При цьому більш активними стають зворотні процеси рекомбінації глюонів, g+g→g, що обмежує їх розподіл і повертає унітарність.
У нерухомому протоні глюони з малим x мають і дуже низьку реальну енергію, тому самовзаємодія також є слабкою, і при зіткненнях інші частинки також дуже слабко взаємодіють з цими модами. В ультрарелятивістському протоні ж, навіть такі низькі значення x як 0,0001 відповідають дуже високим абсолютним значенням енергії. Відповідно, глюонне поле є густим, його самовзаємодія також є сильною, як і взаємодія з іншими частинками при зіткненнях.
Цей стан називається сатурацією глюонного поля. В насиченому стані поле має дуже багато близьких мод, які щільно заповнені глюонами. Це дозволяє сприймати його для обчислень як звичайне, квазікласичне полеTHE COLOUR GLASS CONDENSATE: AN INTRODUCTION. Значення імпульсу, при якому починається сатурація, називається імпульсом сатурації і позначається . Його можна визначити за наступною формулоюIntroduction to the Color Glass Condensate:
де — константа сильної взаємодії (вона зменшується зі збільшенням енергії), R — радіус протона. Тобто, фактично сатурація починається коли «розмір» глюонів помножений на їх кількість стає рівним площі диску протона (на високих швидкостях через Лоренцеве укорочення протон має форму диску, а не сфери).
Варто розуміти, що стан конденсату кольорового скла виникає виключно через зміну системи спостереження — один і той самий протон буде насичений глюонами, якщо дивитися з системи відліку, яка швидко проноситься повз нього, і не буде насиченим у власній системі відліку, тобто склад частинки залежить від системи відліку.
Примітки