在宇宙誕生的最初10微秒內，夸克和膠子充滿了整個宇宙時空！

2020-10-18 博科園

物理學家認為，在宇宙大爆炸後最初的10微秒內（即宇宙誕生），自由夸克和膠子充滿了整個宇宙時空，形成了一種新的物質相，名為「夸克-膠子等離子體」(QGP)。歐洲核子研究中心的實驗和理論研究，對發現這種原始物質的熱湯起到了重要作用，今天在基於加速器的實驗室實驗中重新創造了這種熱湯。要在這樣的實驗中發現夸克-膠子等離子體，觀測奇異的奇夸克非常重要，如果夸克-膠子等離子體被創造出來。

那麼很容易通過膠子之間的碰撞產生奇異現象。在發表在《歐洲物理學報》上的分析中，來自美國亞利桑那大學的約翰·拉菲爾斯基博士(Dr.Johann Rafelski)也在歐洲核子研究中心(CERN)工作，他展示了對這一獨特的陌生感產生特徵的理解，是如何在他漫長職業生涯中演變的。拉菲爾斯基採用「個人日記」的風格，首先回顧和總結了幾十年的研究工作。在描述主要的實驗和理論貢獻時，拉菲爾斯講述了夸克-膠子等離子體是如何以及為什麼如此高效地產生奇夸克的。

以及這種行為是如何被利用來發現夸克-膠子等離子體的。他還把陌生感作為尋找和發現物質原始階段的一種工具；它存在於難以想像的高溫和壓力中。然後沿著研究路線一直到正在進行的實驗超高能實驗，該實驗涉及到在歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機(LHC)上進行重核和輕質子之間的碰撞實驗。其次，拉斐爾斯基在敘述之後發表了一套他自己未發表的作品評論，專注於開創性的理論和夸克-膠子等離子體的發現。

還從對這些研究提出批評和讚揚的裁判評論中挑選了一段，以及他自己目前的觀點。這篇綜述突出了理論家通過數十年的不懈努力來解釋和理解原始夸克-膠子等離子體所取得的眾多成功。儘管如此，仍有許多緊迫的問題有待回答。拉斐爾斯基通過其豐富的研究經驗繼續為該領域做出貢獻，這無疑將激勵新一代物理學家繼續研究原始宇宙中的奇夸克。從理論角度看待新的物質相，夸克-膠子等離子體(QGP)，這是在高溫和高壓下產生的核物質新形式。

追溯到夸克-膠子等離子體發現的路徑，以及它在奇異性產生和奇異粒子特性方面的探索。將看到已經提出的理論論證，以引起人們對夸克-膠子等離子體這個決定性籤名特徵的興趣。研究探索了幾個實驗小組發現的過程，使陌生感的產生成為尋找和發現物質在目前形式形成之前存在於宇宙中這種原始狀態的重要工具。還有正在進行的研究，這些研究增加了LHC能級pp碰撞的可觀測性，並對這些意想不到的結果提出了解釋。

博科園｜研究/來自：Springer

參考期刊《歐洲物理學報》

DOI: 10.1140/epjst/e2019-900263-x

博科園｜科學、科技、科研、科普

相關焦點

  • 在宇宙誕生的最初10微秒內,夸克和膠子充滿了整個宇宙時空!
    物理學家認為，在宇宙大爆炸後最初的10微秒內（即宇宙誕生），自由夸克和膠子充滿了整個宇宙時空，形成了一種新的物質相，
  • 自由狀態的夸克和膠子為何不能存在束縛態粒子外?除非宇宙大爆炸
    但是宇宙間是存在過自由狀態的夸克和膠子的，物理學家認為，在宇宙大爆炸後最初的10微秒內（即宇宙誕生），自由活動的夸克和膠子充滿了整個宇宙時空，形成了一種新的物質相，名為「夸克-膠子等離子體」(QGP)，在這種狀態下，粒子的溫度和/或密度是如此之高，以至於無法分辨兩者是處於互相自由的狀態還是處於一種束縛態的開始。
  • 達數萬億度的宇宙大爆炸原始夸克膠子等離子體!
    這種粒子湯是夸克膠子等離子體，在宇宙大爆炸後的最初幾微秒內充滿了宇宙流體，有幾萬億度，幾乎沒有任何摩擦，以接近光速的速度掠過。新澤西州羅格斯大學(Rutgers University)的理論物理學家傑奎琳·諾龍哈-豪斯勒(Jacquelyn Noronha-Hostler)說：這是我們所知的最極端流體。物理學家以前曾用粒子碰撞來產生這種原始的湯，一些實驗表明，某些碰撞產生的流體和質子一樣小。
  • 高達數萬億度的宇宙大爆炸原始夸克膠子等離子體!
    物理學家們通過將粒子擊碎在一起，可能創造出了宇宙中最小的流體液滴——一個質子大小的滾燙的原始湯珠。這種粒子湯是夸克膠子等離子體，在宇宙大爆炸後的最初幾微秒內充滿了宇宙流體，有幾萬億度，幾乎沒有任何摩擦，以接近光速的速度掠過。
  • 科學家探測出微觀「夸克-膠子」結構
    科學家認為，我們的宇宙最開始的時候，就是一鍋「夸克湯」，也被稱為夸克—膠子等離子態。現在，科學家們已經成功地在實驗室中製取出了一滴這種超高熱「湯汁」——讓我們藉此回溯宇宙剛剛誕生幾微秒時的狀態。質子和中子是原材料，大型強子對撞機相當於攪拌機，賦予粒子極高的速度和溫度，最終打破了質子和中子的結構，創造出3種幾何形狀(圓形、橢圓形和三角形)的夸克—膠子等離子體。
  • 《夸克膠子等離子體:從大爆炸到小爆炸》前言 || 周末讀書
    內容簡介：夸克膠子等離子體是大爆炸模型中早期宇宙所處的狀態，它的性質對於宇宙的演化過程有重要影響。人們可以在實驗室中讓接近光速的相向運動的兩束重離子對撞來產生夸克膠子等離子體，從而定量地研究它的產生機制和性質。
  • 宇宙中最初的氫和氦
    物質構成了這個世界的一切，構成了整個宇宙。根據科學研究，地球上的總物質量達到了6億億億公斤，而地球所在的太陽系總質量達到了200萬億億億公斤。銀河系的總質量更是太陽質量的一萬億倍，而銀河系也只不過是可觀測宇宙範圍內的一粒塵埃。
  • 宇宙中的氫元素是怎麼誕生的？只需100秒，夠宇宙吃到天荒地老！
    如果不認可宇宙誕生於一場大爆炸的話，確實有點難以解釋氫元素來自哪裡，一直就有？當然它肯定有一個來歷，下面來簡單介紹下氫元素的誕生！相傳宇宙在138.2億年前發生了大爆炸，一個無限小的起點開始了無窮的的膨脹；10^- 35 秒之後，大統一作用力瓦解成了成了支撐整個宇宙的四種基本作用力；此時宇宙中溫度極高，儘管宇宙已經開始暴漲
  • 夸克膠子等離子體「整體極化」理論獲證
    最新發現與創新　　宇宙在最初誕生的百萬分之幾秒內以「夸克膠子等離子體」的形式存在，這種類似「電漿」的狀態被認為是固體、液體、氣體之後的第四種物質形態。近日，我國科學家首次提出的夸克膠子等離子體「整體極化」理論，被美國布魯克海文實驗室重離子碰撞實驗證實，該實驗室RHIC-STAR國際合作組織發言人許長補教授認為，超流體中相對論量子「整體極化」的提出和被證實是近年來世界高能核物理領域裡的最重要突破。該實驗結果已作為封面文章發表在3日出版的《自然》雜誌上。
  • 大型強子對撞機再創新紀錄:再現宇宙大爆炸最初狀態
    北京時間11月27日消息，據國外媒體報導，在宇宙大爆炸結束後的極短時間內，物質是以一種由夸克和膠子組成的「原始湯」的形式存在的。長期以來，科學家們一直試圖通過不同類型的粒子撞擊，試圖再造宇宙「原始湯」。
  • 宇宙最初的「奇點」有多大?與目前最小的粒子夸克相比,誰更小
    但實際上到目前為止並沒有直接證據證明夸克存在，只有間接證據證明它的存在，因為它不可能單獨分離存在。不管怎麼說，它是強子的組成成份，這一點沒錯，是成份就有體積大小，無論能不能單獨存在。宇宙大爆炸的「奇點」是一個密度無限大、時空曲率無限大（體積無限小）和熵值無限趨向於0的點。體積無限小意味著比任意小（體積）的物質都要小。
  • 宇宙中最初的氫和氦來真的是無中生有嗎?愛因斯坦告訴你答案
    銀河系的總質量更是太陽質量的一萬億倍，而銀河系也只不過是可觀測宇宙範圍內的一粒塵埃。由此可見，宇宙的總質量更是一個我們無法想像的數字，看到這裡很多人要問了，宇宙中的這些龐大的物質是如何來的？其實它們的來歷跟恆星有著密切的關係。恆星相當於宇宙元素的提煉加工廠，它是宇宙誕生後不久就出現了。
  • 夸克膠子等離子體構成了早期宇宙,科學家們可以重新創造它!
    早期宇宙由神秘粒子構成，科學家能重新創造它，就能創造宇宙嗎？很久很久以前，在物質存在之前，宇宙是一個超熱的，不可能稠密的物質，在一個被稱為大爆炸的事件中劇烈脹。百萬分之一秒後，這個物質變成了一個稠密的等離子體，溫度如此之高，質子和中子甚至還不能形成。我們對等離子體行為的了解越多，我們對早期宇宙的了解就越多，這就是為什麼科學家們一直在努力在巨型粒子加速器中創造它的原因。他們從中了解到的是非常離奇的。構成宇宙早期物質的基本粒子是夸克（質子的積木，而質子又是原子的積木）和膠子（將這些夸克結合在一起的強力粒子）。
  • 最初的宇宙物質:近乎完美 「夸克湯」膨脹似宇宙大爆炸
    據國外媒體報導，宇宙是在一次大爆炸中形成的，隨後恆星和星系並非立即誕生形成。科學家認為，最初的宇宙物質是近乎完美的夸克液體，夸克是最小的已知原子組成部分。簡單地講，我們能夠設計令人難以置信的『夸克湯』液滴，其膨脹過程類似於小型宇宙大爆炸。」原子是由電子、質子和中子組成，而中子和電子又是由夸克構成，夸克和膠子微粒粘合在一起，膠子是一種理論上假設的無質量粒子。夸克是不可能分離的，如果你投入足夠的能量試圖分離它們，更多的夸克將在該空間中突然出現，可能會導致新粒子「噴湧」。
  • dk宇宙大百科pdf下載,帶你領略宇宙的壯美多姿
    《DK宇宙大百科》由國際權威專家團隊撰寫，全面系統而通俗地介紹人類所理解的宇宙，準確又翔實，由NASA、NOAO等權威機構提供1000多幅震撼圖片與精美圖表，通過最權威的提供機構，和最先進的觀測技術，助你領略宇宙的壯美多姿，認識宇宙及宇宙學的歷史與發展，激發人類對宇宙與自身的思索。　　現在人們觀測到的離我們最遠的星系已經達到百億光年以上。
  • 都說大爆炸誕生了宇宙，那麼奇點真的存在嗎？也許值得商榷
    大爆炸是怎麼誕生物質的？說起來似乎難以置信，從大爆炸開始到20分鐘時，我們整個宇宙的物質就已經確定了，因為組成元素的強子以及原初物質的豐度都已經確定了！宇宙的第一束光卻要到38萬年後才會發出！，10^-36秒至10^-32秒電弱對稱破缺和夸克時期：在大爆炸之後10^-12秒和10^-6秒g強子時期：大爆炸之後10^-6秒至1秒輕子時期：大爆炸之後1秒至10秒鐘光子時期：大爆炸之後10秒鐘至38萬年作為圍觀群眾我們需要知道幾個關鍵節點
  • 都說大爆炸誕生了宇宙,那麼奇點真的存在嗎?也許值得商榷!
    大爆炸是怎麼誕生物質的？說起來似乎難以置信，從大爆炸開始到20分鐘時，我們整個宇宙的物質就已經確定了，因為組成元素的強子以及原初物質的豐度都已經確定了！宇宙的第一束光卻要到38萬年後才會發出！我們來了解下這個過程：普朗克時期：大爆炸開始至10^-43秒大一統時期：大爆炸之後10^-43秒至10^-36秒電弱時期：大爆炸結束之後，10^-36秒至10^-32秒電弱對稱破缺和夸克時期
  • 宇宙：我從誕生到現在，這中間的過程很複雜
    自古以來，地球人類就對浩瀚無垠的宇宙充滿了好奇心。瑰麗的太空裡有無數的神奇夢幻，會讓人遐想無限,浩瀚星海，無時無刻不對整個人類充滿著極大的誘惑。宇宙是由空間、時間、物質和能量所構成的一個統一體。之前在菜葉網上看過相關的資料，在宇宙存在的最初10 ^ -43秒鐘內，宇宙非常緊湊，此時的宇宙不到單個原子的十億億分之一大小
  • 3分鐘看完138億年宇宙簡史，2分鐘了解下宇宙末日！
    宇宙誕生大爆炸時代這個時代根據元素的誕生可以將其區分為亞原子時代和原子時代，從大爆炸開始到10^-12S為止，宇宙是能量時代，因為在這個時間之前，宇宙在一片能量的海洋極速擴張，溫度迅速下降，當然溫度達到2億度左右時，已經到達夸克和膠子的相變溫度，能量到物質轉變過程開始出現！