Rolf Hagedorn (20 de julio de 1919 – 9 de marzo de 2003) fue un físico teórico alemán que trabajó en el CERN . [1] [2] Es conocido por la idea de que la materia hadrónica tiene un " punto de fusión ". [3] La temperatura de Hagedorn recibe su nombre en su honor. [4] [5]
La juventud de Hagedorn estuvo profundamente marcada por los trastornos de la Segunda Guerra Mundial en Europa. Se graduó de la escuela secundaria en 1937 y fue reclutado por el ejército alemán . Después de que comenzó la guerra, fue enviado al norte de África como oficial del Rommel Afrika Korps . Fue capturado en 1943 y pasó el resto de la guerra en un campo de prisioneros de oficiales en los Estados Unidos . La mayoría de los prisioneros eran jóvenes y sin nada que hacer, Hagedorn y otros establecieron su propia "universidad" donde se enseñaban unos a otros todo lo que sabían. Allí, Hagedorn se encontró con un asistente de David Hilbert , quien le enseñó matemáticas. [6]
Cuando Hagedorn regresó a casa en enero de 1946, la mayoría de las universidades alemanas habían sido destruidas. Debido a su formación en el campo de prisioneros de Crossville, Tennessee , fue aceptado como estudiante de cuarto semestre en la Universidad de Göttingen , una de las pocas universidades que quedaban.
Después de haber completado sus estudios con el diploma (1950) y el doctorado (1952), con una tesis bajo la dirección del profesor Richhard Becker sobre la teoría térmica del estado sólido, [7] fue aceptado como posdoctorado en el Instituto Max Planck de Física (MPI), todavía en Gotinga en ese momento. Mientras estaba allí, formó parte de un grupo de físicos que incluía a Bruno Zumino , Harry Lehmann , Wolfhart Zimmermann , Kurt Symanzik , Gerhard Lüders , Reinhard Oehme , Vladimir Glaser y Carl Friedrich von Weizsäcker . [6]
En 1954, siguiendo una recomendación de Werner Heisenberg , que era director del MPI en ese momento [6], Hagedorn aceptó un nombramiento en el CERN en Ginebra , Suiza . [8] El nuevo laboratorio estaba a punto de establecerse. [9] El trabajo pionero sobre la teoría de la órbita lineal acababa de ser completado por Gerhard Lüders , quien deseaba regresar a Gotinga . En los años iniciales, Hagedorn ayudó con los diseños de aceleradores de partículas , particularmente para calcular oscilaciones no lineales en órbitas de partículas.
Cuando el grupo de teoría del CERN llegó a Ginebra desde Copenhague en 1957, [10] [11] donde había estado ubicado inicialmente, Hagedorn se unió al grupo. Hagedorn aportó a la División de Teoría una formación interdisciplinaria inusual que incluía física de partículas y nuclear , así como física térmica , del estado sólido y de aceleradores . Una vez miembro de la División de Teoría, se centró exclusivamente en los modelos estadísticos de producción de partículas. [12]
El trabajo de Hagedorn comenzó cuando Bruno Ferretti (en aquel entonces jefe de la División de Teoría) le pidió que intentara predecir la producción de partículas en las colisiones de alta energía de la época. Empezó con Frans Cerulus. Al principio, había pocas pistas, pero sacaron el máximo partido del " concepto de bola de fuego ", que luego fue respaldado por estudios de rayos cósmicos , y lo utilizaron para hacer predicciones sobre la producción de partículas (y, por lo tanto, los rayos secundarios que se esperaban del rayo principal dirigido a un objetivo). Como resultado de sus investigaciones, se desarrolló el principio de autoconsistencia .
Muchos ingredientes clave aportados poco después por la experimentación ayudaron a refinar el enfoque. Entre ellos está el momento transversal limitado con el que se produce la abrumadora mayoría de las partículas secundarias. Muestran una caída exponencial con respecto a la masa transversal. También está la caída exponencial de la dispersión elástica en ángulos amplios como función de la energía incidente. Tales comportamientos exponenciales sugirieron fuertemente una distribución térmica para lo que finalmente salga de la reacción. [13] Basándose en esto, Hagedorn propuso su interpretación térmica y la utilizó para construir modelos de producción que resultaron ser notablemente precisos para predecir los rendimientos para los muchos tipos diferentes de partículas secundarias. En ese momento se plantearon muchas objeciones, en particular sobre lo que realmente podría ser "termalizado" en las colisiones, la aplicación de la mecánica estadística directa a los piones producidos dio resultados erróneos, y la temperatura del sistema aparentemente era constante cuando debería haber aumentado con la energía incidente o con la masa de la bola de fuego excitada (según la Ley de Boltzmann ).
Para energías de colisión superiores a aproximadamente 10 GeV, el modelo estadístico ingenuo necesitaba mejoras.
Al observar los resultados experimentales, Hagedorn inventó un nuevo marco teórico llamado modelo bootstrap estadístico (SBM). [14] [15] [16] [17] [18] [19]
El modelo SBM de interacciones fuertes se basa en la observación de que los hadrones están hechos de hadrones en una cadena infinita. Esto conduce al concepto de una secuencia de partículas cada vez más pesadas, cada una de las cuales es un posible constituyente de una aún más pesada, mientras que al mismo tiempo está compuesta de partículas más ligeras. En este marco SBM habría una producción de partículas cada vez mayor a la temperatura de Hagedorn . [20] Hagedorn dio este extenso resumen de la trayectoria histórica a lo largo de 50 años de investigación en física de partículas en su última conferencia pública de 2 horas en Divonne 1994, que fue grabada y luego puesta a disposición en línea. [21] [22] Hagedorn interpretó esta temperatura límite, visible en ese momento también en la distribución de masa transversal de las partículas secundarias, en términos de la pendiente de un espectro exponencial de todas las partículas que interactúan fuertemente y que aparecen en el SBM; el valor es del orden de ~150-160 MeV. [23] [16] [24] [25] [26] Trabajos posteriores permitieron interpretar la temperatura de Hagedorn como la temperatura a la que los hadrones se funden en una nueva fase de la materia, el plasma de quarks y gluones. [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33]
El profesor Johann Rafelski escribió un libro honorífico (o festschrift ) en 2016 como homenaje a Hagedorn. El libro incluye contribuciones de amigos y colegas contemporáneos de Hagedorn: Tamás Biró, Igor Dremin, Torleif Ericson , Marek Gaździcki , Mark Gorenstein, Hans Gutbrod, Maurice Jacob , István Montvay, Berndt Müller , Grazyna Odyniec, Emanuele Quercigh , Krzysztof Redlich, Helmut Satz , Luigi Sertorio, Ludwik Turko y Gabriele Veneziano .