โดยการสร้างซุปของอนุภาค subatomic คล้ายกับสิ่งที่บิ๊กแบงผลิตได้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบขอบเขตอุณหภูมิที่สสารปกติละลาย
อะตอมปกติจะถูกแปลงเป็นอีกรัฐหนึ่งของสสาร - พลาสมาของควาร์กและกลูออน - ที่อุณหภูมิประมาณ 125,000 เท่าร้อนกว่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์นักฟิสิกส์กล่าวหลังจากทุบนิวเคลียสของอะตอมทองคำเข้าด้วยกันและวัดผลลัพธ์
ในขณะที่สภาวะที่รุนแรงนี้ยังห่างไกลจากสิ่งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลกนักวิทยาศาสตร์คิดว่าจักรวาลทั้งหมดประกอบด้วยซุปที่คล้ายกันสำหรับไมโครวินาทีหลังจากบิ๊กแบงเมื่อประมาณ 13.7 พันล้านปีก่อน
นักฟิสิกส์สามารถสร้างมันขึ้นมาใหม่ได้เฉพาะใน Smashers อะตอมที่ทรงพลังเช่นคอลเดอร์ไอออนหนักสัมพัทธภาพ(RHIC) ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven บนลองไอส์แลนด์ซึ่งมีวงแหวนยาว 2.4 ไมล์ (3.8 กม.) นักวิจัยที่นั่นเร่งนิวเคลียสของอะตอมทองคำด้วยความเร็วที่เหลือเชื่อจากนั้นชนเข้าด้วยกัน Inferno ที่สร้างขึ้นในการระเบิดครั้งนี้เพียงพอที่จะเพิ่มขึ้นสั้น ๆ กับซุปอนุภาค
พลาสมา Quark-Gluon
"สสารปกติเหมือนเราเป็นสสารนิวเคลียร์เรียกว่าสสาร Hadronic ถ้าคุณกระตุ้นระบบให้อยู่ในอุณหภูมิที่สูงมากสสารปกติจะเปลี่ยนเป็นสสารประเภทต่าง ๆ ที่เรียกว่าพลาสมา Quark-Gluon"นักฟิสิกส์ Nu Xu จากห้องปฏิบัติการ National National National ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกากล่าวในเบิร์กลีย์รัฐแคลิฟอร์เนีย
Xu และเพื่อนร่วมงานของเขาสร้างพลาสม่า Quark-Gluon โดยการชนกันของนิวเคลียสทองคำภายในการทดลองดาว (ตัวติดตามโซลินอยด์ที่ RHIC) ซึ่งอยู่ในวงแหวนของ RHIC Accelerator -เบื้องหลังฉากที่ Humongous US Atom Smasher-
นิวเคลียสของอะตอมทองคำประกอบด้วย 79 โปรตอนและนิวตรอน 118 ทั้งโปรตอนและนิวตรอนทำจากควาร์กซึ่งจัดขึ้นด้วยอนุภาคที่ไม่มีมวลไม่มีการชาร์จที่เรียกว่ากลูออน (โปรตอนมีสอง "ขึ้น" ควาร์กและหนึ่ง "ลง" ในขณะที่นิวตรอนมีสอง "ลง" ควาร์กและ "ขึ้น")
เมื่อสองนิวเคลียสทองคำเหล่านี้กระแทกเข้าหากันพวกเขาก็ละลายลงไปในส่วนที่เป็นส่วนประกอบของพวกเขาซึ่งเป็นฝูงควาร์กและกลูออนที่ไม่ต่อเนื่องกัน นักวิจัยพบว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคมาถึงพลังงานของโวลต์อิเล็กตรอน 175 ล้านโวลต์ (MEV)
สิ่งนี้สอดคล้องกับประมาณ 3.7 ล้านล้านองศาฟาเรนไฮต์ (2 ล้านล้านองศาเซลเซียส) ซึ่งร้อนกว่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ประมาณ 125,000 เท่า
“ หากคุณสามารถให้ความร้อนกับระบบที่อุณหภูมินั้น Hadron ใด ๆ จะถูกละลายในควาร์กและกลูออน” Xu บอกกับ LiveScience
ความก้าวหน้าใหม่
นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักฟิสิกส์ได้สร้างพลาสมา Quark-Gluon คำแนะนำครั้งแรกที่ Rhic ได้สร้างสถานะของสสารที่รุนแรงมาในปี 2548 และมีหลักฐานที่ชัดเจนว่าได้มีการประกาศในปี 2010 [อนุภาคเล็ก ๆ ที่เจ๋งที่สุดในธรรมชาติ-
แต่จนถึงขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถวัดอุณหภูมิที่นิวเคลียสได้อย่างแม่นยำเปลี่ยนไปสู่สถานะพลาสมาควาร์ก-กลูออน
การค้นพบนี้ช่วยให้การวิจัยสามารถเปรียบเทียบการวัดอย่างหนักกับการทำนายจากทฤษฎีที่เรียกว่าควอนตัม chromodynamics (QCD) ซึ่งอธิบายถึงวิธีการรวมกันของสสารรวมกันรวมถึงวิธีที่ควาร์กประกอบเข้ากับโปรตอนและนิวตรอน ปฏิสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับพลาสมาควาร์ก-กลูออนถูกควบคุมโดยกรอบที่เรียกว่าทฤษฎีเกจขัดแตะ
“ นี่เป็นครั้งแรกที่เราเปรียบเทียบปริมาณที่วัดได้จากการทดลองกับการคำนวณมาตรวัด Lattice QCD” Xu ซึ่งเป็นโฆษกของการทดลองดาวกล่าว "มันเป็นจุดเริ่มต้นของยุคของการวัดความแม่นยำในการชนกันของนิวเคลียร์พลังงานสูงมันน่าตื่นเต้นมาก"
Xu และเพื่อนร่วมงานของเขานำโดย Sourendu Gupta จากสถาบันวิจัยขั้นพื้นฐานของ Tata ของอินเดียตีพิมพ์ผลการวิจัยในวารสารวิทยาศาสตร์ฉบับวันที่ 24 มิถุนายน
ซุป Caldron
โดยการสร้างซุป Caldron ของควาร์กและกลูออนนักวิจัยหวังที่จะเรียนรู้ไม่เพียง แต่จะรวมกันอย่างไร แต่ยังคงเริ่มต้นที่จักรวาลของเรา
ตามทฤษฎีบิ๊กแบงจักรวาลเริ่มร้อนแรงและหนาแน่นมากจากนั้นก็เย็นและขยายตัว ไมโครวินาทีหลังจากนั้นบิ๊กแบงนักวิทยาศาสตร์คิดว่าสสารยังคงร้อนพอที่มันมีอยู่ในสถานะพลาสมาควาร์ก-กลูออน มันเป็นเพียงหลังจากที่ควาร์กเย็นพอที่พวกเขาจะสามารถผูกมัดร่วมกับกลูออนและสร้างโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบขึ้นเป็นเรื่องที่เราเห็นในวันนี้
จากการศึกษาเช่นเดียวกับที่ RHIC รวมถึงตัวเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก Collider Hadron Collider ขนาดใหญ่ของ Cern ใกล้กับเจนีวาสวิตเซอร์แลนด์นักวิจัยหวังที่จะสร้างเรื่องสุดขั้วนี้มากขึ้นเพื่อตรวจสอบว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
“ ด้วยผลลัพธ์เพิ่มเติมอีกมากมายที่คาดหวังจากการทดลอง RHIC ในอนาคตอันใกล้นี้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับรายละเอียดของการเปลี่ยนแปลงจากเรื่องธรรมดาไปสู่ Quark Matter อยู่ในช่วงที่เข้าถึงได้” Berndt Müllerจากมหาวิทยาลัย Duke เขียนบทความที่ตีพิมพ์ในวิทยาศาสตร์ฉบับเดียวกัน Müllerไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาใหม่
คุณสามารถติดตาม LiveScience.com นักเขียนอาวุโส Clara Moskowitz บน Twitter @Claramoskowitz- ติดตาม LiveScience สำหรับข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุดและการค้นพบบน Twitter@livescienceและต่อไปFacebook-
หมายเหตุของบรรณาธิการ: เรื่องนี้ได้รับการปรับปรุงเพื่อแก้ไขความจริงที่ว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงคือ 125,000 ไม่ใช่ 250,000 ครั้งร้อนกว่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์
