第一个直接证据表明宇宙的原始汤表现得像液体

了解物理学家如何重建早期宇宙的原始汤(称为夸克胶子等离子体),并发现当粒子穿过其中时它会如何反应。

来源:《Discover》杂志

大爆炸之后,宇宙以超热、超稠密的流体形式存在,由夸克和胶子构成,而夸克和胶子是物质最基本的组成部分。它被称为夸克-胶子等离子体,可以被想象成宇宙的原始汤,一种混沌的汤,其中粒子自由移动,然后沉淀成我们今天所熟悉的物质。

这种物质状态仅存活了宇宙的最初几微秒。通过在粒子碰撞中重现它,物理学家可以直接研究物质在宇宙历史之初的行为方式。在《Physics Letters B》上发表的一项新实验中,研究人员追踪了当单个夸克加速穿过这个重建的等离子体时发生的情况。夸克并没有被忽视,而是留下了可测量的尾迹,提供了迄今为止最清晰的证据,表明夸克-胶子等离子体像液体一样流动和反应。

“夸克-胶子等离子体确实是一碗原始汤,”麻省理工学院物理学教授 Yen-Jie Lee 在一份新闻稿中说道。

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在 CERN 重建夸克-胶子等离子体

夸克-胶子等离子体不再自然存在,但物理学家可以使用粒子加速器简单地重建它。在欧洲核研究组织 (CERN),科学家们使用大型强子对撞机以接近光速的速度将重原子核粉碎在一起。一瞬间,这些碰撞将普通物质融化成类似于宇宙最早物质的微小液滴。

虽然这些水滴只持续了不到一秒,但它们的温度和密度足以揭示物质在极端条件下的行为。在过去的二十年里,实验表明,这种早期宇宙材料并不像松散的粒子集合。相反,它作为一个相连的整体移动。

寻找观察单个夸克的方法

原始汤中的苏醒

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