新浪科技訊 北京時間10月8日消息，據(jù)國外媒體報道，歐洲粒子物理研究所科學家最新發(fā)現(xiàn)，利用大型強子對撞機可模擬宇宙大爆炸后瞬間存在的夸克-膠子等離子態(tài)物質(zhì)。研究顯示，宇宙大爆炸后形成的原始湯很可能呈液態(tài)，而不是之前天體物理學家推測的高熱氣體團。科學家認為，這種由100到200個亞原子粒子組成的等離子態(tài)微滴，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小最完美的液滴。
歐洲粒子物理研究所科學家將質(zhì)子與鉛原子放入大型強子對撞機中進行對撞，模擬產(chǎn)生微小等離子態(tài)液滴。
最早的宇宙是液態(tài)嗎？這看上去似乎更應(yīng)該是一個哲學領(lǐng)域的問題。不過，借助全球最大的原子對撞機，科學家想弄清楚一個問題：液態(tài)微滴在變成氣態(tài)之前，到底會有多微小。歐洲粒子物理研究所科學家利用大型強子對撞機制造出微小液滴，并宣稱這是全世界最微小的液滴。該實驗有助于科學家研究宇宙誕生初期的狀態(tài)。一直以來，科學家試圖模擬宇宙大爆炸情形，獲得大爆炸后瞬間存在的由亞原子組成的“原始湯”，這是一種夸克-膠子等離子態(tài)物質(zhì)。科學家將質(zhì)子與鉛原子放入大型強子對撞機中，在比太陽核心溫度還要熱25萬倍的高溫環(huán)境下進行對撞，產(chǎn)生了這種等離子態(tài)物質(zhì)。夸克和膠子是一種基本粒子，能組成所有其它亞原子粒子及原子。在宇宙大爆炸后的短短幾秒中，緊緊束縛這些亞原子粒子的強作用力減弱，導致夸克-膠子等離子體物質(zhì)產(chǎn)生，形成一種由過熱物質(zhì)組成的奇特原始湯。根據(jù)大型強子對撞機實驗成果，科學家認為由粒子組成的原始湯可能呈液態(tài)，而不是之前推斷的高熱氣態(tài)。在瑞士與法國交界處的阿爾卑斯山腳的地下，科學家曾在這里利用大型強子對撞機產(chǎn)生過夸克-膠子等離子態(tài)物質(zhì)，重現(xiàn)大爆炸后的瞬間宇宙狀況。
然而，在對這些等離子體物質(zhì)進行檢驗后，科學家驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種由100到200個亞原子粒子組成的等離子態(tài)微滴，更像是液態(tài)而不是氣態(tài)，并且體積比一顆氫原子還小10萬倍。這一發(fā)現(xiàn)表明，最初的宇宙極有可能是一種液體，而非許多天體物理學家認為的一團高熱氣體。該研究項目負責人指出：“這個實驗結(jié)果令所有人感到驚訝，大家就此進行了激烈辯論。”與固體不同，液體有流動性，但分子或原子間的吸引力還比較大，又使它們不會分散遠離。通過大型強子對撞機的鉛-質(zhì)子碰撞實驗，研究人員對數(shù)據(jù)進行搜索，企圖發(fā)現(xiàn)四、六、八個粒子組之間的關(guān)聯(lián)。該項目負責人表示：“這些測量法證實，由100到200個亞原子粒子組成的微滴，有連貫的液體特性。”
在大型強子對撞機中，科學家將原子核高速對撞，再現(xiàn)宇宙大爆炸后的瞬間狀態(tài)。
利用美國布魯柯海文國家實驗室的相對論重離子對撞機，科學家曾將金離子與氦離子進行對撞，同樣得到過這種等離子態(tài)物質(zhì)。實驗中，他們發(fā)現(xiàn)在金離子表面出現(xiàn)了高熱點，接著形成夸克-膠子等離子態(tài)微滴。這一研究發(fā)現(xiàn)曾刊登在《物理評論快報》雜志上，這種等離子態(tài)物質(zhì)被認為不僅有液體特征，而且?guī)捉环N完美液體。完美液體意味著，它們沒有粘性，流動時沒有摩擦阻力，如果在玻璃杯中令其旋轉(zhuǎn)，它們將無限運動下去。日本神戶將于本周舉行“夸克物質(zhì)2015”大會，屆時來自各國的科學家將就此次發(fā)現(xiàn)進行討論。
今年上半年，科學家宣布大型強子對撞機再立新功，發(fā)現(xiàn)了一種新的“五夸克粒子”。早在20世紀60年代，就有科學家曾預言存在一種看不見的粒子種類，但是直至如今才被發(fā)現(xiàn)。LHCb是歐洲粒子物理研究所大型強子對撞機上的粒子物理實驗裝置之一，專門被用來探索研究物質(zhì)與反物質(zhì)之間的細微差異。LHCb項目組發(fā)言人蓋-威爾金森宣稱：“五夸克粒子并不僅僅是一種新粒子，它還代表一種聚合夸克的方法，即普通質(zhì)子與中子基本成分的結(jié)合模式，這在過去50年實驗摸索中未能發(fā)現(xiàn)。通過研究五夸克粒子的特性，我們可以更好地了解組成世界的質(zhì)子和中子構(gòu)成普通物質(zhì)的方式。”
超環(huán)面儀器實驗是歐洲粒子物理研究所大型強子對撞機上的四個大型探測器之一，科學家利用該探測器曾發(fā)現(xiàn)，宇宙大爆炸后產(chǎn)生的過熱等離子態(tài)物質(zhì)具有稠密液體特性。此次最新研究表明，這種等離子態(tài)液體與我們熟知的任何物質(zhì)都不一樣。作為研究小組成員之一，茱麗-威爾科夫斯卡教授宣稱：“盡管大型強子對撞機在碰撞時釋放的能量，比相對論重離子對撞機在碰撞時釋放的能量高出25倍之多，但是我們在微滴形成過程中沒有發(fā)現(xiàn)太多差異。這意味著只要達到門檻，是否增加能量看起來區(qū)別并不明顯。在我看來，這已經(jīng)是最完美的液滴了。”(彬彬)
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