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  普通的质子或中子,是由三个夸克粒子通过胶子结合在一起,后者是色力的载体。当到达一个临界温度,质子和中子和其他形式的强子物质“熔化”形成一碗炙热密集的自由夸克胶子汤,也就是夸克- 胶子等离子体。

  凤凰科技讯 北京时间8月15日消息国外媒体报道,科学家称,超热的基本粒子混合而成的“汤”可能是理解宇宙自形成后的样子的关键。在过去的几年内,物理学家在两个世界上最强大的粒子加速器内合成了这个粒子汤—一个是位于瑞士的大型强子对撞机(LHC ),另一个是位于纽约的相对论重离子对撞机(RHIC ),两者都是以超快速度撞击粒子。

  当两个粒子撞击,它们将会爆炸产生纯净的强大能量,熔化原子,将质子和中子粉碎(原子核的基本构建单位),产生它们的基本构成粒子—夸克和胶子。每个质子和中子包含3个夸克粒子,而胶子质量小,它将夸克连接在一起。

  撞击产生的等离子体被科学家称为“几乎完美的液体”,几乎是零摩擦。

  比太阳还热

  这个“夸克- 胶子等离子体”温度在7万亿和10万亿华氏度之间(4万亿和6万亿华氏度之间),是目前地球上产生最热的东西,它大约是太阳中心温度的10万倍。

  “我们目前已经创造了以夸克和胶子形成的独特状态的物质,而这些夸克和胶子是从质子和中子内部分离出来的。” 布鲁克海文国家实验室的物理学家史蒂芬﹒维格多这样说道。这类物质的特殊状态被认为酷似宇宙自137亿年前大爆炸之后几分之一秒的时间内,宇宙的物质形态。

  “很多宇宙的重要特征都在宇宙婴儿期的最早时刻确立的,” 维格多在华盛顿召开的夸克物质2012年粒子物理学家会议上这样说道。

  在宇宙的早期阶段后,夸克和胶子将会结合在一起形成质子和中子,后者将于与电子结合形成原子。这些将最终构成现在我们所知的星系、恒星和行星。

  为了更好地理解这一切是如何发生的,科学家旨在对原始汤进行试验研究它的特性,诸如它的粘度,后者是用于测量内部摩擦性,或者它的流动阻力。与日常的流体,诸如蜂蜜甚至水相比,夸克汤粘度非常低。

  这些等离子体非常密集,粒子的堆叠程度比中子星还要密集,中子星是某些恒星在超新星爆炸时产生的压缩球物质。

  “我们现在有合适的工具进行实验…并精确的计算出这究竟是什么物质,以及它为什么有如此特殊的特性。” 位于日内瓦的欧洲核子研究中心物理实验室CERN的物理学家尤尔根﹒斯琪克罗夫特这样说道。

  科学家对处于这样状态的物质进行实验的一种方法便是通过射穿这些粒子。例如魅夸克,这是一种比形成质子和中子的夸克质量大100倍的一种夸克粒子。当大型强子对撞机的ALICE实验的物理学家将包含魅夸克的粒子注射进入夸克-胶子等离子体,他们发现等离子体的流行性非常强,以至于它拖拽着魅夸克一同流动。

  “即使它们非常重,像炮弹一样移动,它们最终将速度变慢。” 斯琪克罗夫特这样说道。“这个物质有巨大的容量,甚至能够拦截住非常重的粒子。”

  科学家对于夸克-胶子等离子体一直存在诸多疑问。2005年物理学家怀疑它们在相对论重离子对撞机内已经产生了这个夸克汤,然而直到2010年他们才正式他们产生了如此热的物质以至于产生了这样极端的状态。(编译/严炎刘星)