铅离子对撞实验成功,再现宇宙大爆炸百万分之一秒后情形,有助于研究物质形成过程

 欧洲核子研究中心11月8日宣布,欧洲大型强子对撞机已成功完成了铅离子对撞实验。两束铅离子束以接近光速的速度撞击,产生多个微小的达到太阳核心温度的100万倍高温“火球”。科学家称,这再现了宇宙大爆炸一百万分之一秒后的状况,因此被很多媒体称为“迷你版宇宙大爆炸”。

  对撞温度超过10万亿℃

  此次实验是欧洲大型强子对撞机(LHC)四大实验之一的大型重离子对撞实验(ALICE),通过将铅离子进行对撞,在实验室条件下重建“大爆炸”之后的宇宙初期形态,获得的数据将让物理学家更多了解自然界的基本作用力。

  欧洲核子研究中心称,铅离子已于4日开始注入对撞机,7日零时探测到首次铅离子束流的对撞,8日11时20分,铅离子对撞实验正式开始。在地下延绵数百公里的隧道内,铅离子以接近于光速的速度高速运转,朝两个方向运动的铅离子束最后在ALICE探测器内撞击。

  观测到成功的对撞后,铅离子对撞实验控制室的科学家们爆发出一阵欢呼声,参与项目的英国科学家、伯明翰大学物理学家大卫·埃文斯博士说:“我们对这一成就十分激动。”他透露,对撞产生了实验中取得的有史以来的最高温度和密度,而且整个过程发生在安全、可控的环境内,撞击生成高度炽热及稠密的亚原子火球,其温度超过10万亿℃,达到太阳核心温度的100万倍。

  将研究宇宙诞生之初物质

  科学家认为,在如此高的温度下,构成原子核的质子和中子也被熔化了,生成一种原始的夸克和胶子“汤”,它被称为“夸克-胶子等离子体”。夸克-胶子都属于亚原子粒子,在“夸克-胶子等离子体”状态,它们失去了相互间原本的吸引力,理论上,这种状态只在宇宙大爆炸之后出现。人工制造并研究“夸克-胶子等离子体”,有助于研究宇宙形成之初的状态,获得的数据将用来解释137亿年前宇宙诞生之初的物质形成过程。

  研究人员希望,通过“夸克-胶子等离子体”可以更多地了解强相互作用力(strong force)。它是自然界存在的四种基本作用力之一。“强相互作用力不仅让原子核牢牢地绑定在一起,而且还对它们98%的质量负责。我现在正期待研究宇宙大爆炸发生后一百万分之一秒,构成宇宙的一小部分物质。”埃文斯说。