我们宇宙最早的物质状态就像一片完美液体的海洋
(纳扎尔·阿巴斯摄影/Moment/Getty Images)
科学家们以 99.9999991% 的光速将铅粒子粉碎在一起,重现了铅粒子在铅粒子爆炸后出现的第一种物质。大爆炸。
从沉船中诞生了一种被称为夸克胶子等离子体(QGP)的原始物质。它只持续了几分之一秒,但科学家们第一次能够探测到等离子体其类似液体的特性——发现它比任何其他已知物质的流动阻力更小——并决定了它在早期宇宙的最初时刻是如何演化的。
“这项[研究]向我们展示了 QGP 的演化,并最终[可能]表明早期宇宙是如何在 QGP 之后的第一微秒内演化的。,”合著者、丹麦哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所副教授尤周说。
大爆炸之后,宇宙被认为是一锅能量汤,然后在膨胀时期迅速膨胀,这使得宇宙冷却到足以形成物质的程度。
人们认为最早出现的实体是夸克(一种基本粒子)和胶子,胶子具有将夸克粘合在一起的强大力量。
随着宇宙进一步冷却,这些粒子形成了称为强子的亚原子粒子,其中一些我们称为质子和中子。
科学家们在世界上最大的原子加速器——位于瑞士日内瓦边境的大型强子对撞机(LHC)上制作了这道汤汁。
通过将重原子核粉碎在一起,科学家们可以制造出一个微小的火球,可以在不到一秒的时间内有效地将粒子熔化成原始形式。
科学家们认为他们在 2000 年首次创建了 QGP,但最新一批于 2021 年 5 月 11 日在期刊上在线报道物理字母B,这是他们第一次能够探究其特征液体自然的细节。
由于等离子体只持续了 10 到负 23 秒,科学家们使用新的计算机模拟以及从加速器中名为 ALICE(大型离子对撞机实验的缩写)的仪器收集的数据来弄清楚物质的属性,从它形成的那一刻到它凝结成强子的那一刻,它可能发生了怎样的变化。
他们发现 QGP 是一种完美的液体,这意味着它几乎没有粘度或流动阻力,而且它还会随着时间的推移而改变形状,其方式与其他形式的物质不同。
这些信息有助于科学家了解宇宙在大爆炸后最初婴儿时期的样子。科学家们希望随着加速器的升级以及美国价值数十亿美元的新加速器的上线,揭开更多细节。
周说,更多的研究可以帮助科学家了解夸克和胶子如何排列成质子和中子,并“可能与大爆炸模型中的早期阶段(称为量子膨胀)有关”。