美國科學家在實驗室環境下創造4萬億攝氏度高溫紀錄,以模擬宇宙“大爆炸”后的情形,為探索宇宙成因提供素材。
這樣高的溫度,相當于太陽中心溫度的25萬倍;如果在現實生活中,足以熔化所有物質。
撞“金”獲高溫
這項實驗由美國布魯克黑文國立實驗室完成,15日由研究小組負責人史蒂文•維格朵在首都華盛頓借美國物理學會會議之際宣布。
布魯克黑文國立實驗室隸屬于美國政府能源部,位于紐約州阿普頓。
實驗室擁有一臺相對論重離子對撞機(RHIC),環路周長為3.8公里,建在地下4米處,以貴金屬金的離子為材料,加速進而實現數以10億次計的對撞,產生持續時間為千分之一秒、即毫秒的高溫。
“RHIC的設計目標,”維格朵說,“就是為了模擬宇宙形成初期所處的溫度,產生相應的物質。”
對4萬億攝氏度高溫的確認,由計算實現。
物質熔成“湯”
維格朵在新聞發布會上發問:4萬億攝氏度“熱到什么程度?”
他自己的回答是,“那樣的溫度足以熔化質子和中子”,而質子和中子構成原子,原子組合又構成分子……
質子和中子由更小的夸克和膠子構成。這兩種粒子的預期熔化溫度為2萬億攝氏度。
4萬億攝氏度高溫度下,所有物質都將分解為“湯”,就像宇宙經由大爆炸形成后最初百萬分之一秒所處的情形。
相比之下,天體超新星爆發核心的溫度為20億攝氏度,太陽中心的溫度為5000萬攝氏度,金屬鐵的熔化溫度為1800攝氏度,宇宙現階段平均溫度比高于物理學意義上的“絕對零度”、即零下273.15攝氏度高出0.7度。
數據待消化
路透社報道,實驗所獲數據,足以耗費科學家多年時間加以分析,探索宇宙為何以及如何形成。
維格朵及其研究小組認為,實現4萬億攝氏度高溫那一刻,再現了夸克和膠子凝聚為強子以前的瞬間。
科學界主流觀點推斷,宇宙“大爆炸”發生后,出現了某一過程,致使物質和反物質不平衡,且有利于物質的形成。否則,物質和反物質保持平衡,宇宙不會像現在這樣充斥物質,而會充斥能量。
今年稍后某個時候,科學家們將再度實驗,利用位于瑞士的大型強子對撞機,以重金屬鉛的離子為材料,實現高速對撞,爭取創造更高的溫度紀錄。(徐勇)
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