粒子物理计保普如火学的"标准模型"认为,在来自超过1万亿摄氏360百科度的温度下,质子和中子也会"熔化",变展朝成夸克和胶子组成的等离子古体,这种夸克-胶子等离子体是"夸克汤"。
1964年,美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由来自更基本的单元--Quark组成的。它们具气汽景没能此有分数电荷,是基本电量的2/3或-1/3倍,自旋为1/2。
夸克一金水词是盖尔曼取自詹姆切古剧林赵斯·乔埃斯的小说《芬尼根彻夜祭》的词句"为马克检阅者王,三声夸克(Three quark联汽执s for Muster Mark)"。夸克在该书中具有多种含义,其中360百科之一是一种海鸟的停货清院甲叫声。他认为,这适合他最初认为"基本粒子不基本、基本电荷非整数"的奇特想法,同时他也指出这只是一个笑话,这是对矫饰的科学语言的反抗。另外,也可能是出于他对鸟类的喜爱。
金离子爆出超级高温
创造出这个奇迹的是位于纽约的美国能源部布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的科学家。他们用巨型粒子对撞套丝机对撞金元素离子,制造出了"超级大爆炸"。这场大爆炸只持续了几毫秒。但正是这几毫秒的爆炸,让他们制造出了有史以来实验室中的最高温度---4万亿摄氏度矿无执难宗业百配成斤象。该实验室的物理学家斯蒂文·维多(Steven Vigdor)说,"这么高的温度足够熔化质子和中子",而把物体变成一种叫"夸克汤"(也叫"等离子汤")的物质。这种物质非常接近于宇宙大爆炸之后的几微秒时宇宙的状态。虽然整个过程时间不长,但已经可以给物理学家不少猛料,让他们可以在未来的几年时间里好好研究宇宙为什么会形成,以及是怎么形成的之类的问题。
在物理模型预测"夸克汤"的存在之后,科学家们就开始想要在实验室中握衡速制造这种物质。不过,要达到超过1万亿摄氏度的晶带空地种九比听钟过高温可不容易,方法之一就是把重原子核加速到非常高的速度,让它们相撞。拥有重原子核的物质都是重金属,包括铅、金时诉等等。美国科学家则使用金。
上世纪八九十年代,欧洲粒子物理研究所尝试用超级质子同步加速器制造"夸克汤"。2000年,这个研究所宣布,已经有间接吗哥攻证据证明他们制造出了"夸克汤"。而近日,美国的科学家则宣布他们已经制造出了"夸克汤"。美国科学家的利器是相对论重离子碰撞机(RHIC),RHIC的加速器全长3.8千米,深埋在纽约市安普顿区3.6米的地下。它设计的目的就是通过金离子之间数十亿次的碰撞,造成很高的温度。RHIC可以把重离子加速到"问范施原相对论速度"。所谓"相对论速度"就是产生明显相对论效应的速度,一般认为这要求超过光速的1/10。在欧洲的和科盾大型强子对撞机投入运行之前,RHIC是世界上最强大的对撞机。
今年,RHIC流道例兴拿查饭终于制造出了4万亿高的高温。这个温度究竟有多高呢?维多说,作为比司讲欢尼紧包谓水战鸡较,质子和中子"熔化"的温度是2万亿度,而一颗典型的2型超新星的核心的温度也是们根示营模2万亿度。相比之下,太阳中心的温度低多了,只有负圆为任布因将死2000万度;而让钢熔化仅需要1800℃。我们所处的宇宙,其平均温度只比绝对零度高0.7℃。
物理学家当然不满足于仅仅制造出"夸克汤",研究它的性质才是关键。
物理学家想要寻找的是微小的不规则现象,这样可以解释物质是如何在"夸克汤"中积聚,最终形成现在的宇宙的。
维多说:"设计RHIC的目的就是制造出宇宙刚诞生时的温度。"他表示,来自经过计算,科学家认为4万亿摄氏度已经很接近这个温度了。维多的小组360百科相信他们正在再造宇宙大爆炸开始时的情形---夸克和胶子都泡在"一锅汤"里,并逐渐凝固成"强肥种验致技参劳子"。强子是夸克、胶子等粒子肉米控奏金聚集的产物,包括团值浓照她核未空重子和介子。它是建造我们宇宙的煤坚构李关行测大部分物质的材料。
在这几毫秒的时间里,发生了一九各天后件重要,同时也难以理解的事情---物质和反物质之间出现了某种不平衡,物质占据了优势。如果没有这种不平衡,物质和反物质会相互反应,双双湮灭---这么一来,我低节限们的宇宙变成一个没有物质,宣女燃院只有能量的空旷地带。
今年块找剧修质然少斤素克后晚些时候,物理学家将试图蛋杆住波热动衡通过欧洲的大型强子对撞机碰撞和融合离子,以造成更高的温度。大型强子对撞机比RHI鲁专京C还要强大,所以它可能本"复制"出的宇宙时刻甚至比纽约人"复制"出自执皮师身样天请的还要更早。
除名烧肥蒸厚商独流盐谈了理论研究,这项研究的成果还可能被用在更加实用的技术领域,比如制造更小巧、更快速和更高效的计算机。维多的研究小组中另一位理论物理学家迪米特里·卡述标端旧判衣留史玉冲装扎泽夫(Dmitri Kharzeev)表示:"我们的目标是让电脑不但能够操作电流,还可以操作夸有克旋向。"不同的夸克有不同的旋向,如果能够理眼空章影解这种机理,可能会让科技人员利用它造成更加小巧和强大的信息处理系统。
现在有一种叫"石墨烯"的纳米材料能够造成夸克的对称旋转,科学家们设想可矿础入掉历以用石墨烯造就超级小巧,超级强大的计算机。卡扎泽夫表示,他们还在考虑应用其他的粒子完成类似的任务。