對撞機模擬宇宙大爆炸 創「完美液體」

  據國外媒體報道,美國能源部下屬的布魯克海文國家實驗室近日成功模擬了宇宙大爆炸最初幾毫秒的宇宙環境,實驗室產生了以接近光速對撞形成的微小液滴態等離子體。

  科學家稱之為夸克-膠子等離子體,其誕生於宇宙大爆炸之後數毫秒的時間內,如果我們無法模擬宇宙大爆炸之後的環境,就無法得到它們。

  這些堪稱完美的液體存在很短的時間,它們冷卻凝結形成了其他普通物質,是構成宇宙物質的重要組成部分。這表明在宇宙誕生後,出現了第一批“液體”物質。

實驗室產生了以接近光速對撞形成的微小液滴態等離子體

  布魯克海文國家實驗室的科學家為了獲得這些夸克-膠子等離子體,使用金離子撞擊氦-3核物質,物理學家最初認為只有金這樣的物質才有足夠的質能來釋放夸克膠子,結果也證實了這個實驗是成功的。

宇宙大爆炸 想像圖

  貝恩-特穆勒是該實驗室原子核與粒子物理學實驗室副主任,他認為獲得夸克-膠子等離子體是一個有趣的驚喜,它是一種完美的液體。

  RHIC實驗和大型強子對撞機也正在進行類似的實驗,試圖獲得宇宙大爆炸之後的夸克-膠子等離子體。

  在2013年,大型強子對撞機的物理學家宣佈利用鉛離子與質子對撞也能夠獲得,不過通過金離子撞擊氦-3核物質的方法獲得夸克-膠子等離子體還是第一次。

  初步的研究結果發現,這些微小水滴被認為是完美的液體,其原因在於它們幾乎沒有摩擦,這個發現也刺激了一系列的思想實驗來驗證這個想法。

  科羅拉多大學物理學家傑米-內格爾認為該實驗解釋了創造夸克-膠子等離子體的一些要素,這樣的碰撞可能會產生最原始的夸克。

夸克-膠子等離子體

  對於完美液體的發現,科學家在2005年後的對撞實驗已經有所察覺,高能物理學家們意識到這是一種新的物質狀態,由夸克和膠子組成,堪稱完美的液體。

科學家為了獲得這些夸克-膠子等離子體,使用金離子撞擊氦-3核物質

  對於這些發現,科學家已經著手改進它們的加速器實驗方案,通過碰撞不同的離子來獲得夸克-膠子等離子體,尋找這種宇宙極早期物質的製造方法。

  2008年RHIC實驗中,利用了氘核與金離子碰撞,如今我們逐漸掌握了夸克-膠子等離子體的製造途徑。





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