在大爆炸之后的幾億分之一秒內(nèi)，宇宙中就充滿(mǎn)了一種極為滾燙、稠密的“湯”狀物質(zhì)。
研究人員近日利用日內(nèi)瓦的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，重新制造出了這一混合物的微縮版。為了得到這一結(jié)果，他們讓鉛原子以極高的能量、在長(zhǎng)達(dá)27公里的粒子加速器中相撞。
在大爆炸之后的幾億分之一秒內(nèi)，宇宙中就充滿(mǎn)了一種極為滾燙、稠密的“湯”狀物質(zhì)。研究人員近日利用日內(nèi)瓦的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，重新制造出了這一混合物的微縮版。
圖中顯示，當(dāng)兩個(gè)原子核將對(duì)方撞離中心后，便形成了一小滴兩端被拉長(zhǎng)的夸克-膠子等離子體。由于該粒子的兩端較尖，我們得以弄清夸克-膠子等離子體的性質(zhì)，如黏性等。
該實(shí)驗(yàn)將幫助我們更好地理解，為什么早期的宇宙更像是一種液體，而非像一些科學(xué)家提出的那樣，是滾燙的氣體。
這鍋由原始物質(zhì)組成的“湯”是一種所謂的“夸克-膠子等離子體”。通過(guò)重新制造這一物質(zhì)，玻爾研究所的研究人員們得以對(duì)該物質(zhì)的特性展開(kāi)調(diào)查。
夸克和膠子都是組成亞原子粒子和原子的基本粒子。在宇宙大爆炸的幾秒鐘后，原本用來(lái)將這些亞原子粒子結(jié)合在一起的力被削弱了，從而產(chǎn)生了一種名叫夸克-膠子等離子體的物質(zhì)——它如同一鍋奇怪的“湯”，里面充滿(mǎn)了各種滾燙的物質(zhì)。但這鍋“原始粒子湯”并非像科學(xué)家原本設(shè)想的那樣，是一種極熱的氣體，事實(shí)上，它更像是一種液體。
“在對(duì)本次原子碰撞進(jìn)行分析之后，我們得以在有史以來(lái)最高的能量級(jí)別上，首次研究夸克-膠子等離子體的具體性質(zhì)，并研究它流動(dòng)的方式?！辈栄芯克囊幻┦亢骙ou Zhou表示。
該項(xiàng)目的研究重點(diǎn)是夸克-膠子等離子體的共有性質(zhì)。即使在能量密度極高的情況下，該狀態(tài)的物質(zhì)也能以類(lèi)似液體的形式存在。
研究人員使用了新的測(cè)量方法來(lái)研究粒子之間的聯(lián)結(jié)情況，從而精確地測(cè)量出了這種液體的黏性。
Zhou解釋稱(chēng)，他們采用的實(shí)驗(yàn)方法非常先進(jìn)。其理論依據(jù)是，當(dāng)兩個(gè)球形原子核相撞時(shí)，會(huì)將對(duì)方撞得稍微偏離原子中心。因此，夸克-等離子體的形狀兩端被稍稍拉長(zhǎng)了一些，有點(diǎn)像美式橄欖球。
這意味著，在這顆極為滾燙的“液滴”中，中心與表面之間的壓力差在各軸線(xiàn)方向上是不同的。因此，科學(xué)家在測(cè)量碰撞產(chǎn)生的粒子數(shù)量時(shí)，便能夠發(fā)現(xiàn)其特性的變化。
“僅僅利用一滴少的不能再少的‘早期宇宙’物質(zhì)，我們就能進(jìn)行如此精細(xì)的測(cè)量，這著實(shí)是一件壯舉?！备绫竟髮W(xué)玻爾研究所ALICE研究組的組長(zhǎng)Jens J?rgen Gaardh?je表示。
“研究結(jié)果完全符合流體力學(xué)定律，并且說(shuō)明夸克-膠子等離子體的形態(tài)類(lèi)似于液體?！?/p>
“不過(guò)，這是一種非常特殊的液體，而且和水不一樣的是，它不是由分子組成的，而是由夸克和膠子等基本粒子構(gòu)成的?！?/p>
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