在大型强子对撞机的地下环形轨道中,CERN的物理学家们使氧-16和氖-20原子核以接近光速的速度发生碰撞,并产生了实验室中有史以来制造出的尺寸最小的夸克-胶子等离子体团。
这种奇异的物质形态在大爆炸后的宇宙中仅存在了几微秒,当时温度极高,质子和中子尚无法形成,而夸克和胶子在浓稠的“汤”中自由移动。
此前人们认为,重现这种状态需要像铅或氙这样的重核,然而新的实验表明:即使是质量不到铅核十分之一的轻核,也能产生在几分之一秒内表现得像液体并发生集体膨胀的等离子体。
ATLAS合作组记录到了特征性的“喷注淬火”现象——高能夸克在穿过介质时损失了大部分能量,这表现为粒子横向动量的不对称,并成为等离子体形成的直接证据。
尼尔斯·玻尔研究所的科学家们根据粒子的散射特性还原了原子核的原始形状:氧核几乎呈球形,而氖核则是不对称的,类似于圆锥体或保龄球瓶,仿佛是不可见物体的影子。
该方法开辟了在极端能量下研究原子核结构和强相互作用的新途径,而未来与更轻原子核(如氦-4)的碰撞将有助于确定夸克-胶子等离子体产生的精确下限。
对这些微小“小爆炸”的理解,使我们更接近于揭开恒星、行星和生物体等所有可见物质是如何从原始等离子体中产生的奥秘。


