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强子对撞机生成等离子态微滴宇宙最初或为液态

发布时间:2020-02-12 23:22:40 阅读: 来源:防爆泵厂家

据国外媒体报道,欧洲粒子物理研究所科学家最新发现,利用大型强子对撞机可模拟宇宙大爆炸后瞬间存在的夸克-胶子等离子态物质。研究显示,宇宙大爆炸后形成的原始汤很可能呈液态,而不是之前天体物理学家推测的高热气体团。科学家认为,这种由100到200个亚原子粒子组成的等离子态微滴,是迄今为止发现的最小最完美的液滴。

最早的宇宙是液态吗?这看上去似乎更应该是一个哲学领域的问题。不过,借助全球最大的原子对撞机,科学家想弄清楚一个问题:液态微滴在变成气态之前,到底会有多微小。欧洲粒子物理研究所科学家利用大型强子对撞机制造出微小液滴,并宣称这是全世界最微小的液滴。该实验有助于科学家研究宇宙诞生初期的状态。一直以来,科学家试图模拟宇宙大爆炸情形,获得大爆炸后瞬间存在的由亚原子组成的“原始汤”,这是一种夸克-胶子等离子态物质。科学家将质子与铅原子放入大型强子对撞机中,在比太阳核心温度还要热25万倍的高温环境下进行对撞,产生了这种等离子态物质。夸克和胶子是一种基本粒子,能组成所有其它亚原子粒子及原子。在宇宙大爆炸后的短短几秒中,紧紧束缚这些亚原子粒子的强作用力减弱,导致夸克-胶子等离子体物质产生,形成一种由过热物质组成的奇特原始汤。根据大型强子对撞机实验成果,科学家认为由粒子组成的原始汤可能呈液态,而不是之前推断的高热气态。在瑞士与法国交界处的阿尔卑斯山脚的地下,科学家曾在这里利用大型强子对撞机产生过夸克-胶子等离子态物质,重现大爆炸后的瞬间宇宙状况。

然而,在对这些等离子体物质进行检验后,科学家惊讶地发现,这种由100到200个亚原子粒子组成的等离子态微滴,更像是液态而不是气态,并且体积比一颗氢原子还小10万倍。这一发现表明,最初的宇宙极有可能是一种液体,而非许多天体物理学家认为的一团高热气体。该研究项目负责人指出:“这个实验结果令所有人感到惊讶,大家就此进行了激烈辩论。”与固体不同,液体有流动性,但分子或原子间的吸引力还比较大,又使它们不会分散远离。通过大型强子对撞机的铅-质子碰撞实验,研究人员对数据进行搜索,企图发现四、六、八个粒子组之间的关联。该项目负责人表示:“这些测量法证实,由100到200个亚原子粒子组成的微滴,有连贯的液体特性。”

利用美国布鲁柯海文国家实验室的相对论重离子对撞机,科学家曾将金离子与氦离子进行对撞,同样得到过这种等离子态物质。实验中,他们发现在金离子表面出现了高热点,接着形成夸克-胶子等离子态微滴。这一研究发现曾刊登在《物理评论快报》杂志上,这种等离子态物质被认为不仅有液体特征,而且几近一种完美液体。完美液体意味着,它们没有粘性,流动时没有摩擦阻力,如果在玻璃杯中令其旋转,它们将无限运动下去。日本神户将于本周举行“夸克物质2015”大会,届时来自各国的科学家将就此次发现进行讨论。

今年上半年,科学家宣布大型强子对撞机再立新功,发现了一种新的“五夸克粒子”。早在20世纪60年代,就有科学家曾预言存在一种看不见的粒子种类,但是直至如今才被发现。LHCb是欧洲粒子物理研究所大型强子对撞机上的粒子物理实验装置之一,专门被用来探索研究物质与反物质之间的细微差异。LHCb项目组发言人盖-威尔金森宣称:“五夸克粒子并不仅仅是一种新粒子,它还代表一种聚合夸克的方法,即普通质子与中子基本成分的结合模式,这在过去50年实验摸索中未能发现。通过研究五夸克粒子的特性,我们可以更好地了解组成世界的质子和中子构成普通物质的方式。”

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