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美顶级实验室创造宇宙中最完美的“液体”-今日头条

 激扬文字 2015-09-09

美顶级实验室创造宇宙中最完美的“液体”

三体网讯(罗辑)布鲁克海文国家实验室绝对这物理学家喜欢工作的地方,不仅年度经费高达数亿美元,研究的领域也非常广泛。近日,该实验室科学家称已经成功模拟宇宙大爆炸滞后数毫米的时空,利用对撞机创造出堪称是宇宙中最完美的液体。这种最完美的液体是另一种物质形态,在地球上几乎无法正常接触到,这就是夸克-胶子等离子体。该物质出现于宇宙大爆炸之后的数毫米时间,是形成目前星际物质的基础物质之一,夸克-胶子等离子体冷却凝结后,宇宙中的物质才有了基础。

宇宙大爆炸之后数毫秒的时空问题是目前科学家所研究的领域,欧洲大型强子对撞机也在模拟这个时期,虽然这是一个很短的时间,但其中形成的微粒对我们宇宙的演化具有非常重要的意义。如果我们无法模拟这数毫秒的时空,就无法得到夸克-胶子等离子体。

美顶级实验室创造宇宙中最完美的“液体”

于是布鲁克海文国家实验室的科学家使用了金离子撞击氦-3核,发现了这个途径可以形成夸克-胶子等离子体,堪称完美的液体。接近光速对撞后,金离子的质能足够大,有助于夸克-胶子等离子体的形成。

布鲁克海文国家实验室的LOGO:

美顶级实验室创造宇宙中最完美的“液体”

科学家认为,夸克-胶子等离子体是宇宙中第一批“液体”物质,是构成宇宙物质的重要成分。金离子与其他对撞粒子相比,质能更大一些,物理学家之前认为铅离子与质子对撞也能够得到早期液滴。布鲁克海文国家实验室粒子物理学家贝恩-特穆勒发现释放夸克胶子需要一定强大的质能,这个结果证实了这个方法是对的。此前相对论重离子对撞机也进行过类似的实验,利用了氘核与金离子对撞,模拟宇宙大爆炸之后的环境,于是我们逐渐找到了夸克-胶子等离子体的制造方法。

实验室内的靶室:

美顶级实验室创造宇宙中最完美的“液体”

布鲁克海文国家实验室隶属美国能源部,专门研究各种核反应类型,拥有多台反应堆、粒子加速器和全球最先进的实验装置,从核物理到生命科学都是研究范畴,是一座大型综合实验室。该实验室从1948年就使用质子同步加速器研究核物理,这是世界上首台10亿电子伏特级加速器,是当时世界上能量最高的加速器,提供实验粒子束流。这台加速器还发现了正负介子,证实了一些奇异粒子产生的方法。

美顶级实验室创造宇宙中最完美的“液体”

本次实验中,科学家使用金离子撞击氦-3核,创造出宇宙大爆炸之后数毫秒才出现的完美的液体,之所以称之为完美,是因为没有摩擦。欧洲大型强子对撞机也在进行类似的实验,不过利用金离子撞击氦-3创造这种液滴还是新的方法,前人没有做过的。该实验创造的夸克-胶子等离子体之外,还可能形成宇宙中最原始的夸克。如果人类要走向星际文明,掌握这个宇宙中的基本粒子是必不可少的一门功课。(转载请注明 三体网)

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