
通過創建類似於大爆炸產生的亞原子顆粒的湯,科學家發現了普通物質溶解的溫度邊界。
物理學家說,正常原子將在溫度比太陽中心高約125,000倍的溫度下,將正常原子轉化為另一種物質(夸克和膠子的血漿)。
儘管這種極端狀態遠非地球上自然發生的任何事物,但科學家認為整個宇宙在大約137億年前的大爆炸之後,由幾微秒的湯組成。
物理學家只能在強大的原子粉碎器中重新創建它相對論重離子對撞機(RHIC)位於長島的布魯克黑文國家實驗室,該實驗室有2.4英里長(3.8公里)的戒指。那裡的研究人員將黃金原子的原子核加速到令人難以置信的速度,然後將它們墜落在彼此中。在這次爆炸中產生的地獄足以使顆粒湯產生。
夸克 - 杜倫等離子體
“像我們一樣的正常物質,核物質,稱為HADRONIC物質。如果您將系統激發到非常高的溫度,正常物質將轉變為不同類型的物質,稱為夸克 - 杜倫等離子體。
Xu和他的同事通過在RHIC加速器環內的星實驗中(RHIC的螺線管跟踪器)內撞在一起(RHIC的螺線管跟踪器),從而創造了夸克 - 膠質等離子體。 [在巨大的美國原子粉碎機的幕後這是給出的
黃金原子的核由79個質子和118個中子組成。質子和中子都是由夸克製成的,由無質量的無物顆粒固定在一起,稱為膠子。 (質子包含兩個“向上”夸克和一個“向下”,而中子有兩個“下降”夸克和一個“向上”。)
當這些金核中的兩個互相撞向彼此時,它們融化成組成部分,一群不連貫的夸克和脾氣。研究人員發現,當顆粒達到1.75億電子伏特(MEV)時,這發生在這種情況下。
這對應於約3.7萬億華氏度(2萬億攝氏度),比太陽中心高約125,000倍。
Xu告訴《生命科學》:“如果您可以將系統加熱到該溫度,則任何強子都會融化成夸克和膠子。”
一個新的突破
這並不是物理學家第一次創建夸克 - 格魯隆等離子體。 RHIC產生了極端狀態的最初暗示是在2005年,並且有證據表明它已在2010年宣布。自然界中最酷的小顆粒這是給出的
但是到目前為止,科學家從未能夠精確地測量核過渡到夸克 - 膠狀等離子體狀態的溫度。
該發現允許研究將硬測量與稱為量子染色體動力學(QCD)的預測進行比較,該理論描述了物質的根本性結合在一起,包括如何組裝夸克以形成質子和中子。 Quark-Gluon等離子體所涉及的相互作用由一個稱為晶格儀理論的框架控制。
“這是我們第一次將實驗測量的數量與QCD晶格計算的數量進行比較,” Star實驗發言人Xu說。 “這是高能核衝突中精確測量的時代的開始。這是非常令人興奮的。”
徐和他的同事由印度塔塔(Tata)基礎研究所的Sourendu Gupta領導,在6月24日的《科學》雜誌上發表了他們的發現。
湯
通過創建湯味的caldron夸克和脾氣,研究人員希望不僅要了解物質的結合,而且還希望我們整個宇宙的開始。
根據大爆炸理論,宇宙開始非常熱,然後冷卻和擴展。幾微秒之後大霹靂科學家認為,物質仍然足夠熱,以至於它存在於夸克 - 格魯隆等離子體狀態。只有在夸克冷卻得足夠冷卻之後,它們才能與膠子結合併形成構成我們今天看到的物質的質子和中子。
通過RHIC的一項研究以及世界上最大的粒子加速器,Cern在瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機,研究人員希望創造更多的極端問題,以探究這種情況是如何發生的。
杜克大學的物理學家伯恩德·穆勒(BerndtMüller)在同一科學期間發表的一篇文章中寫道:“隨著RHIC實驗的更多結果,對從普通物質到夸克物質過渡的細節的更多見解是可以觸及的。”穆勒沒有參與這項新研究。
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編者註:此故事的更新是為了糾正以下事實:過渡溫度為125,000,而不是250,000,比太陽中心高。