科学家创造最小的大爆炸来研究宇宙的起源

在宇宙诞生之初，物质并不存在，正如我们今天所知道的那样。大爆炸后百万分之一秒左右，宇宙是一团稠密的热汤，科学家称之为夸克胶子等离子体（QGP）。多年来，粒子对撞机（以接近光速将分子粉碎在一起）已经能够复制这种状态，但通常使用铅等重元素。现在，欧洲核研究组织（也称为法语缩写词 CERN）最近的一项实验证明，这种等离子体可以通过更小的碰撞产生。由于这种原始污泥不再具有可利用的天然来源，这些微型大爆炸可以帮助揭示我们宇宙最初几分钟发生的事情。首先，介绍一下背景。夸克构成了质子和中子，而质子和中子又是原子的组成部分，因此也是所有物质的组成部分。与此同时，胶子——顾名思义——将夸克粘在一起。在宇宙诞生的最初几微秒内，夸克和胶子尚未被限制在质子和中子内，而是形成了极热的等离子体。随着宇宙膨胀，物质冷却，夸克凝结成更大的粒子。经过数十年对大型核碰撞中 QGP 的研究，物理学家现在正试图了解这种奇怪物质状态的极限。特别是，他们正在探索在多大程度上可以缩小碰撞规模，同时仍然观察到表现得像一滴流体的粒子集合。根据《物理评论快报》最近发表的一篇文章，CERN 和一个国际合作者团队能够使用氧 16 和氖 20 生成这种物质。两者的重量都不到铅原子的十分之一，而铅原子此前被认为是能够产生 QGP 的最轻元素之一。 “我们已经突破了原子核的极限，同时仍然重新创造了这种原始物质——你可以称之为‘小大爆炸’。我们现在更多地了解了物质转变为这种极端状态所需的基本条件，”荷兰尼尔斯玻尔研究所的研究员、该研究的合著者尤周在一份新闻稿中解释道。科学家们发现，尽管氧原子核和氖原子核尺寸很小，但碰撞产生的信号与他们预期在 QGP 中发现的行为一致。一瞬间，生成的物质似乎像流体一样集体膨胀，然后冷却并恢复为粒子。 “希望这将帮助我们更好地了解等离子体在宇宙诞生之初的行为方式，以及它后来如何演化成构成我们周围一切的物质形式，”周补充道。这个故事最初出现在《连线》西班牙语版上，并由西班牙语翻译而来。