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科学家们在实验室中复制“宇宙大爆炸”

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:离子撞击试验探测器是大型强子对撞机的组成部分。理论物理学家认为,在LHC铅原子核对撞实验中产生的超高密度和压力条件下,将出现一种新的物质态——夸克-胶子等离子体。宇宙学家认为,如果夸克-胶子等离子体真的存在,那么极早期宇宙——大爆炸后不超过1微秒中应当充斥着这种物质状态。另外,宇宙“大爆炸”发生后,出子某种原因,致使物质和反物质不平衡,且有利于物质的形成。

科学家们不满足于对宇宙起源的理论研究,他们也曾借助于欧洲大型强子对撞机(LHC)来模拟宇宙“大爆炸”,并且完成了“宇宙大爆炸”的实验,在对撞机中产生了一个温度比太阳核心温度高出100万倍的火球。这样的温度足以熔化质子和中子。

在这个对撞机中,它的强大磁体可令铅离子以接近于光速的速度在地下数百千米的隧道内高速运转。科学家们研制成两个铅离子束,它们分别以相反的两个方向飞行,最后聚焦变成一个狭长的光束,在对撞机的探测器中撞击。希望通过夸克与胶子等离子体,让他们对强作用力有更多的了解。强作用力是自然界存在的四种基本作用力之一。

离子撞击试验探测器是大型强子对撞机的组成部分。大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器,旨在探究宇宙起源,它建在法国与瑞士边境地下一条27千米长的环形隧道内。

大型强子对撞机共有4台探测器构成,它们分别安装在环形隧道的4个地下巨洞内,分布在大型强子对撞机周围。其中,离子撞击试验探测器高16米、宽26米、重约1万吨。来自全球30个国家100个科研机构的大约1000位物理学家和工程师参与了离子撞击试验探测器实验。

理论物理学家认为,在LHC铅原子核对撞实验中产生的超高密度和压力条件下,将出现一种新的物质态——夸克-胶子等离子体。在这种物质态中,物质的最基本粒子夸克和胶子,将脱离核子(质子和中子等),大型“离子撞击试验探测器”(ALICE)和强子对撞机的设备可用于探测铅核高能对撞时发出的粒子,寻找证据,验证或推翻现存关于夸克-胶子等离子体理论。

宇宙学家认为,如果夸克-胶子等离子体真的存在,那么极早期宇宙——大爆炸后不超过1微秒(11000000秒)中应当充斥着这种物质状态。

另外,宇宙“大爆炸”发生后,出子某种原因,致使物质和反物质不平衡,且有利于物质的形成。否则,物质和反物质保持平衡,学宙不会像现在这样充斥物质,而会充斥射线。

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