大型强子对撞机揭示早期宇宙的“原始汤”出乎意料地浓稠

利用世界上最强大的粒子加速器——大型强子对撞机,科学家们发现,大爆炸后充满宇宙的夸克-胶子等离子体确实是一碗原始的“汤”。

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

利用世界上最强大的粒子加速器——欧洲核子研究组织的大型强子对撞机,科学家们发现,大爆炸后仅百万分之一秒内充满宇宙的万亿度高温原始“汤”实际上表现得像液体,使其类似于字面意义上的汤。

这种原始汤由称为夸克和胶子的粒子等离子体组成,这些粒子迅速冷却,导致这两种类型的粒子融合并产生质子和中子等基本粒子,这些粒子今天位于构成我们周围物质的所有原子的核心。如今,夸克和胶子仅被发现被锁定在它们所构成的粒子中,但有一个例外。通过使用大型强子对撞机(LHC)将以近光速行进的重铅原子粉碎在一起,科学家们可以创造一个高能环境,将胶子和夸克短暂地从这种原子束缚中释放出来,重现早期宇宙的夸克-胶子等离子体。

来自麻省理工学院 (MIT) 的一组研究人员利用位于瑞士日内瓦附近 17 英里(27 公里)长的加速器产生了夸克-胶子等离子体。在这种伪原始汤中,他们观察到夸克在等离子体中奔跑时产生“尾迹”,类似于船在水中行驶时留下的痕迹。这是第一个证据,表明夸克-胶子等离子体对加速通过它的粒子做出反应,就像液体一样,飞溅和涟漪,充当单一统一的液体,而不是像单个粒子那样随机散射。这种内聚力意味着等离子体-夸克胶子不仅仅是一种流体(这个术语可以包括液体或气体),而且还表现为液体。科学家表示,它可以解决一些长期存在的问题,即宇宙最早的“东西”是什么样的。

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