|
美國能源部下屬的布魯克黑文國家實驗室科學家於正在佛羅里達州坦帕舉行的美國物理學學會會議上宣佈，他們利用相對論重離子對撞機(RHIC)製造出了“夸克膠子等離子體”。這是一種全新的物質形態，曾廣泛存在於宇宙誕生後的百萬分之幾秒內。
現有物理學理論認爲，宇宙誕生後的百萬分之幾秒內，宇宙中曾存在過一種被稱爲“夸克膠子等離子體”的物質。在“夸克膠子等離子體”中，夸克和膠子(一種理論上假設的無質量粒子)等基本粒子以自由狀態存在。它們隨宇宙的冷卻結合形成質子和中子等亞原子粒子，後者又形成原子核，最終產生原子以及今天的宇宙萬物。
在宇宙現有物質中，夸克等被約束在質子和中子內，無法獨立存在。布魯克黑文國家實驗室下屬的高能與核物理實驗室研究人員從2000年6月起，讓金原子核以接近光速的速度相撞，試圖以相撞產生的巨大能量和溫度“融解”質子和中子，使夸克以自由形態釋放出來。研究人員在實驗室中創造出相當於15萬倍太陽中心溫度的高溫及足以形成夸克膠子等離子體的能量。研究人員原認爲，在如此高的溫度和能量狀態下，被釋放出的夸克應當像氣體一樣“隨意地飛翔”。然而，2000年至2003年三年中的數據分析結果表明，在相對論重離子對撞機中金原子核相撞產生的物質更接近液態。
結果發現，相撞產生的原始粒子根據金原子核相撞產生的不同壓力變化在“集體移動”，好像一個魚羣在遊動。由於這種運動方式與液體運動的性質十分相似，研究人員將其稱爲“流動”。這種運動接近一種“完美”狀態，可以用流體動力學方程來解釋。流體動力學方程適用於理想狀態下的液體，“完美液體”的黏性極低，並具有能夠隨着內部粒子之間的高強度相互作用而迅速達到熱平衡狀態的能力。而對撞機中產生的物質其黏性極低，已經達到量子機制的極限狀態，符合“完美液體”的特徵。這一成果發表在《核物理學A》雜誌上。
研究人員認爲，夸克膠子等離子體呈液體狀態，爲研究宇宙在誕生後的最初形態提供了新的見解，宇宙在誕生後的百萬分之幾秒內可能就是一種“完美的液態”。此外，新發現還可能對物理學中的“弦論”產生影響。弦論是以十維空間的概念來解釋宇宙的性質，描述重力在黑洞附近的活動情況，並能解釋夸克如何在夸克膠子等離子體中運動。美國能源部長塞繆爾·博德曼表示，布魯克黑文國家實驗室的這項成果是物理學界一次具有歷史意義的重大進展。
|
