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宇宙印象 深度科普栏目第521期 相对论重离子对撞机是由美国布鲁克海文国家实验室的能源部核物理研究部门负责,在该对撞机中的形成于最低能量碰撞的大体积、高质量原子核的氘核,展现出了与夸克胶子汤的形成相似的性质。相对论重离子对撞机的PHENIX实验显示,这些小尺度的碰撞可能会产生微型的、短寿命的物质颗粒,正是140亿年前的早期宇宙的模型,也就是在大爆炸之后。
科学家们制造相对论重离子对撞机,很大程度上是为了创造一个“夸克胶子等离子体”(QGP)的环境,因此能够研究它们,了解自然界中最强的力是如何让夸克和胶子汇聚在一起,形成质子、中子和原子——这些使当今的宇宙可见的粒子。但他们最初只认为能够能看到高能碰撞的QGP信号,比如两个重离子(金)的碰撞。
在碰撞中发出的粒子和物理学家早已观察到的高能重离子碰撞有着密切的联系,这一来自RHIC和欧洲大强子对撞机(LHC)的发现为夸克胶子等离子体也能在微型系统中诞生提供了主要证据。
PHENIX小组已就该发现给《Physical Review Letters》和《Physical Review C》两个刊物分别投了一篇论文,同时将会在本周的波兰克拉科夫的会议上发布结果。
这是2016年氘核和金核碰撞试验的第一批论文,它们暗示了我们或许能够在微型系统中创造夸克胶子等离子体。在2016年的五周之内,PHENIX团队探索了氘核(由一个质子和一个中子组成)和金离子在四种能级(200、62.4、39和19.6吉电子伏特,或者说GeV)下的碰撞。超过15亿次碰撞的数据显示,夸克胶子等离子体可在宇宙大爆炸之后短时间存在,这个模拟模拟宇宙诞生的实验也遭到反对声,比如有人认为这回导致地球毁灭。
当然,这是无稽之谈,就像强制对撞机启动一样,根本不会导致地球毁灭。对于相对论重离子对撞机的使用,这还得感谢布鲁克海文国家实验室职员快速切换、调整机器到不同碰撞能级的能力,完成了不可思议的15亿次碰撞的数据,美科学家获得了意想不到的结果,验证了夸克胶子等离子体环境的存在。 |
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