宇宙中的第一种物质可能是完美的液体

6月5日 16:23 引自:www.space.com

科学家们在大型强子对撞机中重建了大爆炸后出现的第一批物质。

在大型离子对撞机实验中 (图片来源:Dean Mouhtaropoulos / Staff via Getty Images)

科学家们以光速的 99.9999991% 将铅粒子粉碎在一起,重新创造了大爆炸后出现的第一个物质。 

沉船中出现了一种被称为夸克胶子等离子体或 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等离子体的类似液体的特性——发现它的流动阻力比任何其他已知物质都要小——并确定它是如何在早期宇宙的最初时刻。 

“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大爆炸后的第一微秒内演化的,”共同作者、大学尼尔斯玻尔研究所副教授 You Zhou 说。丹麦哥本哈根。

在大爆炸之后,宇宙被认为是能量汤,然后在被称为暴胀的时期迅速膨胀,这使得宇宙冷却到足以形成物质。最早出现的实体是夸克(一种基本粒子)和胶子,它们携带着将夸克粘合在一起的强力。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粉碎机——位于瑞士日内瓦边境的大型强子对撞机 (LHC) 上制作了这种浓汤。通过将重原子核粉碎在一起,科学家们可以创造一个微小的火球,在几分之一秒内有效地将粒子熔化成它们的原始形式。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 日在线发表在《物理快报 B》杂志上,这是他们第一次能够探测其液体的特性性质详细。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他们从名为 ALICE(大型离子对撞机实验的缩写)的仪器收集的数据在加速器中找出物质的特性并它在形成的瞬间和凝聚成强子之间可能会发生怎样的变化。他们发现 QGP 是一种完美的液体——这意味着它几乎没有粘性或流动阻力——而且它的形状也会随着时间的推移而改变,这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的婴儿时期是什么样子。科学家们希望随着加速器的升级和美国一个价值 10 亿美元的新加速器上线,发现更多细节。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早期的[称为]量子膨胀有关”。