夸克胶子等离子体

物理学术语

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。美国能源部长塞缪尔·博德曼表示，布鲁克黑文国家实验室的这项成果是物理学界一次具有历史意义的重大进展。

简介

美制出“夸克胶子等离子体”（Quark-Gluon-Plasma）

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”。这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。

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。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”。

新型物质形态

欧洲核子中心（CERN）的最新研究成果使得科学家们能够验证“大爆炸”数微秒后的宇宙景象。这项重大突破不仅使物理学的研究疆域拓展至接近宇宙诞生初始，而且对考察宇宙的起源、物质的本性以及对验证现有的粒子物理标准模型等都有重要意义。

近代物理学研究认为，原子的构造单元是质子和中子等亚原子粒子，而亚原子粒子又由夸克等更微观的基本粒子构成。夸克间通过强力作用组合成质子和中子，而这种强作用力主要通过另一种名为胶子的基本粒子来传递。

通常情况下，夸克由于受到强作用力而被子约束于原子核尺度内，自身无法独立存在。但现有一些理论假设认为，足够大的能量和温度应该能拆解质子和中子，并使夸克和胶子重新结合形成所谓“夸克—胶子等离子体”。“夸克—胶子等离子体”是与质子和中子不同的另一种新型物质形态。

为了拆除束缚夸克的强作用力，参加“重离子”计划的科学家利用铅离子互相撞击产生的超高能量进行实验。

通过对多年实验的数据进行综合分析，科学家最近终于发现，在铅离子的碰撞中有新的物质形态产生，其特征与理论预测的“夸克—胶子等离子体”的很多特征相符。