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对撞机造出迄今最小人工液滴 与夸克原生态相似

http://www.kexue.com 2013-05-22 11:01:20 科技日报  发表评论


科学家通过大型强子对撞机制造出了迄今为止最小的液滴

  欧洲核子研究中心的物理学家们使用大型强子对撞机(LHC)进行质子—铅离子对撞实验,制造出了有史以来最小的人造液滴。他们认为,这种液滴与紧随宇宙大爆炸之后出现的物质——夸克—胶子等离子体的原生状态非常相似,因此有助于揭示宇宙形成的奥秘。

  科学家们通过点燃质子“子弹”以接近光速的速度进入铅离子,制造出了这种类似血溅效应的亚原子结构。这种“短命”液滴仅为3个到5个质子大小,是氢原子大小的十万分之一,病毒大小的亿分之一。

  科学家们说,这些“迷你”液滴的“流动”方式同夸克—胶子等离子体的行为非常类似,夸克—胶子等离子体是一种物质状态,是组成质子和中子的亚原子粒子的混合,仅仅存在于温度和密度极高的条件下。据信,在大约138.2亿年前,整个宇宙大爆炸之后的一瞬间,这种等离子体可能曾“昙花一现”,那时宇宙的温度和密度比现在要高很多。

  由于在过去数十亿年间,宇宙一直在膨胀和冷却,因此,科学家们唯有通过用巨大的能量将原子核撞击在一起的方式来制造这种原生等离子体。

  2010年,大型强子对撞机已进行了铅离子—铅离子碰撞,揭晓了宇宙大爆炸瞬间产生的特殊状况。当时,科学家们也将质子—铅离子碰撞测试提上了日程,但因为质子的重量仅为铅离子的208分之一,科学家们普遍认为,质子—铅离子对撞释放出的能量不足以产生这种罕见的物质状态。正如该研究的领导者、美国范德堡大学物理教授朱莉娅·维尔科斯卡所说:“无论我们使用何种物质,在我们开始观察集合的类似流动的行为之前,碰撞必须足够猛烈以产生大约50个亚原子粒子。”

  所以,科学家们此前并没有想到可以发现任何等离子体出现的证据。不过,在对数十亿次对撞进行分析后,他们发现其中有几百次对撞产生了超过300个流动的粒子。

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