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新浪科技訊 北京時(shí)間10月8日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，歐洲粒子物理研究所科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)，利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)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(xué)家推測的高熱氣體團(tuán)。科學(xué)家認(rèn)為，這種由100到200個(gè)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(xué)家將質(zhì)子與鉛原子放入大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中進(jìn)行對(duì)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(gè)哲學(xué)領(lǐng)域的問題。不過，借助全球最大的原子對(duì)撞機(jī)，科學(xué)家想弄清楚一個(gè)問題：液態(tài)微滴在變成氣態(tài)之前，到底會(huì)有多微小。歐洲粒子物理研究所科學(xué)家利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)制造出微小液滴，并宣稱這是全世界最微小的液滴。該實(shí)驗(yàn)有助于科學(xué)家研究宇宙誕生初期的狀態(tài)。一直以來，科學(xué)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(xué)家將質(zhì)子與鉛原子放入大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，在比太陽核心溫度還要熱25萬倍的高溫環(huán)境下進(jìn)行對(duì)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(qiáng)作用力減弱，導(dǎo)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(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)成果，科學(xué)家認(rèn)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(xué)家曾在這里利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)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(duì)這些等離子體物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)后，科學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種由100到200個(gè)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(xué)家認(rèn)為的一團(tuán)高熱氣體。該研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指出：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果令所有人感到驚訝，大家就此進(jìn)行了激烈辯論。”與固體不同，液體有流動(dòng)性，但分子或原子間的吸引力還比較大，又使它們不會(huì)分散遠(yuǎn)離。通過大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的鉛-質(zhì)子碰撞實(shí)驗(yàn)，研究人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索，企圖發(fā)現(xiàn)四、六、八個(gè)粒子組之間的關(guān)聯(lián)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示：“這些測量法證實(shí)，由100到200個(gè)亞原子粒子組成的微滴，有連貫的液體特性。”

在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，科學(xué)家將原子核高速對(duì)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(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)，科學(xué)家曾將金離子與氦離子進(jìn)行對(duì)撞，同樣得到過這種等離子態(tài)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)在金離子表面出現(xiàn)了高熱點(diǎn)，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(píng)論快報(bào)》雜志上，這種等離子態(tài)物質(zhì)被認(rèn)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(dòng)時(shí)沒有摩擦阻力，如果在玻璃杯中令其旋轉(zhuǎn)，它們將無限運(yùn)動(dòng)下去。日本神戶將于本周舉行“夸克物質(zhì)2015”大會(huì)，屆時(shí)來自各國的科學(xué)家將就此次發(fā)現(xiàn)進(jìn)行討論。

今年上半年，科學(xué)家宣布大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)再立新功，發(fā)現(xiàn)了一種新的“五夸克粒子”。早在20世紀(jì)60年代，就有科學(xué)家曾預(yù)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(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的粒子物理實(shí)驗(yàn)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(xì)微差異。LHCb項(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)是歐洲粒子物理研究所大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的四個(gè)大型探測器之一，科學(xué)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(qiáng)子對(duì)撞機(jī)在碰撞時(shí)釋放的能量，比相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)在碰撞時(shí)釋放的能量高出25倍之多，但是我們?cè)谖⒌涡纬蛇^程中沒有發(fā)現(xiàn)太多差異。這意味著只要達(dá)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)