CERN 利用氧與氖的輕原子核產生了史上最微小的夸克-膠子電漿團

编辑者: Svitlana Velhush

在大型強子對撞機的地底環形軌道中,CERN 的物理學家使氧-16 與氖-20 的原子核以近光速對撞,並產生了實驗室有史以來所製造出體積最小的夸克-膠子電漿團。

這種奇異的物質形態在大霹靂後的最初幾微秒曾存在於宇宙中,當時溫度極高,質子與中子尚無法形成,而夸克與膠子則在濃稠的「湯」中自由移動。

以往認為,若要重現這種狀態需要如鉛或氙之類的重原子核,然而新的實驗顯示:即使是質量不到鉛原子核十分之一的輕原子核,也能產生在極短的一瞬間表現得像液體並集體膨脹的電漿。

ATLAS 合作團隊記錄到了特徵性的「噴流淬熄」現象——高能夸克在穿過介質時損失了大部分能量,這體現在粒子橫向動量的不對稱性上,並成為電漿形成的直接證據。

尼爾斯·波耳研究所的科學家根據粒子飛散的特性還原了原子核的原始形狀:氧原子核近乎球形,而氖原子核則是不對稱的,形似圓錐體或保齡球瓶,猶如隱形物體投下的影子。

此方法開闢了在極端能量下研究原子核結構與強交互作用的新途徑,而未來與更輕原子核(例如氦-4)的對撞,將有助於確定夸克-膠子電漿產生的確切下限。

對這些微小「小霹靂」的理解,使我們更接近揭開恆星、行星及生命體等所有可見物質如何從原始電漿中誕生的奧秘。

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來源

  • CERN: Kleiner Urknall erzeugt Quark-Gluon-Plasma aus Sauerstoff

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