Advertisement

Il Nuovo Cimento A (1965-1970)

, Volume 56, Issue 4, pp 1027–1057 | Cite as

Hadronic matter near the boiling point

  • R. Hagedorn
Article

Summary

Hadron collisions above ∼10 GeV/c primary laboratory momentum show an interesting global aspect (i.e. when averaged over all final channels): they can be described as a superposition of a rather special form of thermodynamics and of the kinematics of collective motions in the forward-backward direction. The thermodynamical behaviour is similar to that of boiling; the boiling temperatureT0 is not exactly known but near to 160 MeV; its value and the whole thermodynamic behaviour of hadronic matter follow uniquely from the hadronic mass spectrum. Namely, in this model, as a consequence of a kind of asymptotic bootstrap involving all hadrons, the mass spectrum of hadrons turns out to grow necessarily like exp [m/T0] whereT0 is the highest possible temperature (boiling point of hadronic matter). Global aspects of hadron collisions from ∼10 GeV/c up to the highest cosmic-ray primary momenta (>105 GeV/c) namely: production rates, differential momentum spectra of secondaries, transverse-momentum distributions, etc., agree well with the calculations based on this model. The known part of the hadronic mass spectrum does indeed grow exponentially and the mean transverse momenta of pions produced between 10 and 105 GeV/c primary momentum correspond toT≈120 to 160 MeV. The following speculative picture emerges: these seems to exist a highest temperature (or boiling point of hadronic matter)T0≈160 MeV; hadronic matter in collisions above some ten GeV/c primary momentum is in a state whereall hadrons melt by way of a universal hadronic bootstrap, into «boiling hadronic matter» in which strong collective motions in the direction of the collision axis coexist with local thermodynamical equilibrium.

Keywords

Partition Function Transverse Momentum Boiling Point Collective Motion Momentum Spectrum 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Адронное вещество вдлизи точки кппенчiя

Резюме

Соударения адронов с первоначальным лабораторным импульсом ∼10 ГэВ/с обнаруживают интересную глобальную особенность (т.е. когда проведено усреднение по всем конечным каналам): они могут быть описаны, как суперпозиция довольно специфической формы термодинамики и кинематики коллективных движений в направлении вперед-нчзад. Термодинамическое поведение подобно поведению при кипении; температура кипенияT0 точно незвестна, но близка к 160 МэВ; эта величина и все термодинамические характеристики адронного вещества следуют единственно из массового спектра адронов. А именно, в этой модели, как следствие вида асимптотического бутстрепа, включающего все адроны, оказывается, что массовый спектр адронов неизбежно растет как ехр [m/T0], гдеT0-наибольшая возможная температура (темпертура кипения адронного вещества). Глобальные особенности соударений адрэнов с первоначальными импульсами от∼105 ГэВ/с), а именно: скорости рождения, дифференциальные импульсные спектры и т.д., хорошо согласуются с вычислениями, основанными на этой модели. Известная часть массового спектра адронов действительно растет экспоненциально, и средние поперечные импульсы пионов, рожденных в интервале первоначаьных импульсов 10 и 105 ГэВ/с, соответствуютT≈ от 120 до 160 МэВ. Возникает следующая умозрительная картина: кажется, существует наибоьшая температура (или температура кипения адронного вещества)T0≈160 МэВ; адронное вещество при соударениях с первоначальным импульсом выше нескольких десятков ГэВ/с находится в состоянии, когдавсе адроны расплавились, в качестве универсального адронного бутстрепа, в «кипящее адронное вещество», в котором сильные коллективные движения в направлении оси соударения существуют вместе с локальным термодинамическим равновесием.

Riassunto

Le collisioni adroniche al di sopra di ∼10 GeV/c di impulso primario nel sistema del laboratorio presentano un interessante aspetto globale (e cioè quando sono mediate su tutti i canali finali): esse possono essere descritte come la sovrapposizione di una forma alquanto speciale della termodinamica e della cinematica dei moti collettivi nella direzione antero-posteriore. Il comportamento termodinamico è simile a quello dell'ebollizione; la temperatura di ebollizione non è esattamente conosciuta ma prossima a 160 meV; il suo valore e tutto il comportamento termodinamico della materia adronica derivano unicamente dallo spettro di massa adronico. In effetti, in questo modello in conseguenza di una specie di bootstrap asintotico che coinvolge tutti gli adroni lo spettro di massa degli adroni risulta crescere necessariamente come exp [m/T0], in cuiT0 è la massima temperatura possibile (punto di ebollizione della materia adronica). Gli aspetti globali delle collisioni adroniche da ∼10 GeV/c sino ai massimi impulsi primari dei raggi cosmici (>105 GeV/c), cioè rapporti di produzione, spettri dell'impulso differenziale dei secondari, distribuzioni dell'impulso trasversale, ecc., concordano con i calcoli basati su questo modello. La parte nota dello spettro di massa adronico in effetti cresce esponenzialmente e gli impulsi trasversali medi dei pioni prodotti fra 10 e 105 GeV/c di impulso primario corrispondono aT0≈120 a 160 MeV. Ne emerge il seguente quadro teorico: la materia adronica in collisioni al di sopra di alcune decine di GeV/c di impulso primario è in uno stato in cuitutti gli adroni fondono per uno specie di bootstrap adronico universale in una «materia adronica in ebollizione» in cui forti moti collettivi in direzione dell'asse di collisione coesistono con l'equilibrio termodinamico locale.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    A. H. Rosenfeld, A. Barbaro-Galtieri, J. Podolsky, L. R. Price, P. Söding, C. G. Wohl, M. Roos andW. J. Willis:Rev. Mod. Phys.,39, 1 (1967).ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. (2).
    R. Hagedorn:Suppl. Nuovo Cimento,3, 147 (1965) (I);R. Hagedorn andJ. Ranft: to be published inSuppl. Nuovo Cimento, CERN preprint TH. 851 (Nov. 67) (II);R. Hagedorn: to be published inSuppl. Nuovo Cimento, CERN preprint TH. 751 (Apr. 1967) (III).Google Scholar
  3. (3).
    R. Hagedorn:Nuovo Cimento,52 A, 1336 (1967).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    Dante Alighieri:Comedia, preprint (Foligno, 1472).Google Scholar
  5. (5).
    For detailed references to experimental data see (II).Google Scholar
  6. (7).
    J. Ranft:Two computer programmes to calculate and plot secondary particle yields according to various formulae, Programme library numbers W129, W130, Internal report PS/6168 (20 Oct. 1967).Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1968

Authors and Affiliations

  • R. Hagedorn
    • 1
  1. 1.CERNGeneva

Personalised recommendations