夸克膠子等離子體

美製出“夸克膠子等離子體”（Quark-Gluon-Plasma）

美國能源部下屬的布魯克黑文國家實驗室科學家宣佈，他們利用相對論重離子對撞機（RHIC ^[1]  ）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。

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温度“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15萬倍太陽中心温度的高温及足以形成夸克膠子等離子體的能量。研究人員原認為，在如此高的温度和能量狀態下，被釋放出的夸克應當像氣體一樣“隨意地飛翔”。然而，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，研究人員將其稱為“流動”。

歐洲核子中心（CERN ^[2]  ）的最新研究成果使得科學家們能夠驗證“大爆炸”數微秒後的宇宙景象。這項重大突破不僅使物理學的研究疆域拓展至接近宇宙誕生初始，而且對考察宇宙的起源、物質的本性以及對驗證現有的粒子物理標準模型等都有重要意義。

近代物理學研究認為，原子的構造單元是質子和中子等亞原子粒子，而亞原子粒子又由夸克等更微觀的基本粒子構成。夸克間通過強力作用組合成質子和中子，而這種強作用力主要通過另一種名為膠子的基本粒子來傳遞。

通常情況下，夸克由於受到強作用力而被子約束於原子核尺度內，自身無法獨立存在。但現有一些理論假設認為，足夠大的能量和温度應該能拆解質子和中子，並使夸克和膠子重新結合形成所謂“夸克—膠子等離子體”。“夸克—膠子等離子體”是與質子和中子不同的另一種新型物質形態。

為了拆除束縛夸克的強作用力，參加“重離子”計劃的科學家利用鉛離子互相撞擊產生的超高能量進行實驗。

通過對多年實驗的數據進行綜合分析，科學家最近終於發現，在鉛離子的碰撞中有新的物質形態產生，其特徵與理論預測的“夸克—膠子等離子體”的很多特徵相符。

歐洲核子研究中心的公報指出，新成果證明了現有的一些對夸克間基本作用力的預測是正確的，同時也是在瞭解宇宙早期演化方面向前邁出的重要一步。新成果是國際物理學界通力合作的產物，包括中國在內的20個國家的約500名科學家參與了“重離子”研究計劃。