夸克胶子等离子体，是一种全新的物质形态，曾广泛存在于宇宙诞生后的百万分之几秒内。2010年3月7日，据外国媒体报道，美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室(BrookhavenNational Laboratory)下属的研究小组利用相对论重离子对撞机(RHIC)成功制造出有史以来最高温度，并制造出物质极端状态。产生的物质约为4万亿摄氏度，是太阳核心温度的25万倍。专家表示这也是迄今为止人类科学实验室达到的最高温度。据美国知名科技网站physorg报道，有三名研究小组成员来自范德比尔特大学(Vanderbilt University)。

外文名

quark-gluon plasma

领域

物理学

简介

出

相对论重离子对撞机（RHIC）在核物理研究方面，是目前世界上最大的粒子加速器。

研究小组成功地把相反方向的金原子加速到光速，然后使其正面相撞，并获得突破性成果。

该极端高温状态物质被许多人认为是难得的夸克胶子等离子体，该物质存在于宇宙大爆炸后的百万分之几秒内。

研究小组运用大型凤凰探测器跟踪实验结果，该探测器是周长2.4英里的相对论重离子对撞机的四个组件之一，仅是设计和制造该机器就花了9年时间。

实验

“夸克胶子等离子体”-内部结构模型图

美国能源部下属的布鲁克黑文国家实验室科学家宣布，他们利用相对论重离子对撞机（RHIC）制造出了“夸克胶子等离子体”。在宇宙现有物质中，夸克等被约束在质子和中子内，无法独立存在。布鲁克黑文国家实验室下属的高能与核物理实验室研究人员让金原子核以接近光速的速度相撞，试图以相撞产生的巨大能量和温度“融解”质子和中子，使夸克以自由形态释放出来。研究人员在实验室中创造出相当于15万倍太阳中心温度的高温及足以形成夸克胶子等离子体的能量。

夸克等被约束在质子和中子内

研究人员原认为，在如此高的温度和能量状态下，被释放出的夸克应当像气体一样“随意地飞翔”。然而，结果发现，相撞产生的原始粒子根据金原子核相撞产生的不同压力变化在“集体移动”，好像一个鱼群在游动。由于这种运动方式与液体运动的性质十分相似，研究人员将其称为“流动”。

过程

夸克胶子等离子体

贡献机构

在该实验项目的设计和实施阶段，范德比尔特物大学理学家、艺术科学学院行政院长维多利亚·格林( Victoria Greene)、物理学教授查尔斯·马奎尔(Charles Maguire)、副教授朱莉娅·维尔科斯卡(Julia Velkovska)发挥了关键作用。

发布

实验小组在2010年2月15日纽约召开的美国物理学会(American Physical Society)年会上骄傲地宣布，成功创造出夸克胶子等离子体。格林解释说：他们通过测量实验创造出的，未与其他粒子发生反应就逃脱的光子、光粒子，从而测出夸克胶子等离子体的温度。

意义

专家小组也参与了撰写此次研究报告。她进一步解释说：“这种类型的科学研究包括理解最原始的所有“原生汤”信息，这种物质创造出了现存世界的所有其他物质。

研究夸克胶子等离子体有利于获得对宇宙四种基本力量(万有引力、电磁力、弱相互作用力、强相互作用力)之一的“强相互作用力”更深层次、更全面的理解。“强相互作用力”将原子核约束在各自位置，并将其组成部分即质子和中子中的夸克束缚在一起。

研究人员认为，夸克胶子等离子体呈液体状态，为研究宇宙在诞生后的最初形态提供了新的见解，宇宙在诞生后的百万分之几秒内可能就是一种“完美的液态”。此外，新发现还可能对物理学中的“弦论”产生影响。弦论是以十维空间的概念来解释宇宙的性质，描述重力在黑洞附近的活动情况，并能解释夸克如何在夸克胶子等离子体中运动。