夸克-膠子電漿（英語：quark-gluon plasma，簡稱QGP），俗稱夸克湯（quark soup），是一種量子色動力學下的相態，所處環境為極高溫與極高密度。據信這種狀態存在於大爆炸宇宙誕生後的最初20或30微秒。歐洲核子研究中心（CERN）所屬的超級質子同步加速器的實驗首先嘗試創造出QGP，時間大約是1980年代與1990年代，而且可能已達成部分的成就。目前，布魯克哈芬國家實驗室的相對論性重離子對撞機（英語：Relativistic Heavy Ion Collider，簡稱RHIC）的實驗正接續這項工作[1]。CERN的新型實驗——大型離子對撞機實驗和超環面儀器實驗都已在大型強子對撞機（英語：Large Hadron Collider，簡稱LHC）展開。
基本介紹
夸克-膠子電漿顧名思義含有夸克與膠子，如同普通（強子）物質。這兩種QCD的相態不同處在於：普通物質裏，夸克要不是與反夸克成雙成對而構成介子，或與另兩個夸克構成重子（例如質子與中子）。在QGP，相對地，這些介子與強子失去了身分，而成為更大一坨的夸克與膠子[2]。在普通物質，夸克是呈現色約束的；在QGP，夸克則不受約束。
為什麼這是種粒子漿態？
電漿是一種物質，其中電荷因為其他移動的電荷存在而被屏蔽；換句話說，庫侖定律需被修改來產生一項和距離相依的電荷。在QGP中則是夸克與膠子的色荷被屏蔽。QGP則成為普通漿體（電漿）的類比。此外尚有些不相似之處，肇因於色荷是非阿貝爾群的（non-Abelian），而電荷是阿貝爾群的。
怎樣做理論方面的研究？
這個差異的一個結果為色荷太大以致於無法進行微擾計算，而微擾計算卻是量子電動力學（Quantum electrodynamics，簡稱QED）的支柱。因此，探索QGP理論的主要理論工具是晶格規範場論（lattice gauge theory）以及AdS/CFT對應。大約為170MeV的轉換溫度（transition temperature）首先為晶格規範理論所預測。自此，晶格規範理論也被用來預測這類物質的其他性質。
怎樣在實驗室創造出來？
QGP可以在一個170MeV的溫度（能階）產生。此情況可以在實驗室中以撞擊兩個大型原子核達到如此高的能量。在CERN——歐洲核子研究中心和BNL——布魯克海文國家實驗室利用金和鉛的原子核進行以上的撞擊實驗。碰撞所生成的極高溫的區間被稱為「火球」。這個火球迅速地在自身壓力之下膨脹並冷卻下來。通過對此過程的仔細研究，實驗學家們希望能檢驗理論預測。
怎樣和物理主軸接軌？
量子色動力學（QCD）是標準模型理論的一部分，此理論和電弱相互作用和微中子有關。在現時，量子電動力學和電弱相互作用已經被測試和證實了。量子色動力學的微擾部分可檢驗到百分之幾的精度，與此相對應的是，其非微擾的部分卻幾乎未被檢驗過。對於QGP的研究是對這個粒子物理的宏大理論的部分檢驗。
對於QGP的研究也是對於有限溫度場子場論的一種檢驗。這種理論試圖了解在極高溫度下基本粒子的行為。這對於了解早期宇宙的演化（宇宙大爆炸後幾百微秒的時間）非常重要。雖然看上去距離實際生活非常遙遠，但是這對於研發新一代的宇宙探測器威爾金森微波各向異性探測器及其後繼者是非常關鍵的研究。
預期的特徵
實驗狀況
相關條目
新聞
2005年4月，夸克物質的成形已獲試驗性地證實，實驗結果是由布魯克哈芬國家實驗室的相對論性重離子對撞機（RHIC）獲得。四個RHIC研究小組都造出夸克-膠子液體，帶有相當低的黏滯性。然而，與一般的假設相違背，QCD「漿體」尤其是接近於轉換溫度，究竟是該表現得像氣體或者液體，從理論上則不得而知。
註釋
文獻與外部連結
- （繁體中文）科學人2006年6月號--再造大爆炸那瞬間
- （英文）相對論性重離子對撞機(RHIC) 於 布魯克哈芬國家實驗室
- （英文）Alice實驗 於 CERN
- （英文）The Indian Lattice Gauge Theory Initiative
- （英文）夸克物質評論：2004年理論, 2004年實驗
- （英文）Lattice reviews: 2003, 2005
- （英文）BBC article mentioning Brookhaven results
- （英文）Physics News Update article on the quark-gluon liquid, with links to preprints
