物理学家创造夸克胶子等离子体微滴

2022-02-27 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:452 /
内容摘要:
PHENIX合作的物理学家创造了一种叫做夸克胶子等离子体的类似液体的物质微滴,形成了三种不同的形状和大小& # 8212;圆形、椭圆形和三角形。夸克胶子等离子体膨胀液滴的可视化。图片来源:博尔德科罗拉多大学哈维尔·奥尤拉·库普。科学家认为,在宇宙大爆炸后的最初几微秒内,夸克胶子等......

PHENIX合作的物理学家创造了一种叫做夸克胶子等离子体的类似液体的物质微滴,形成了三种不同的形状和大小& # 8212;圆形、椭圆形和三角形。

Visualization of an expanding drop of quark-gluon plasma. Image credit: Javier Orjuela Koop, University of Colorado, Boulder.

夸克胶子等离子体膨胀液滴的可视化。图片来源:博尔德科罗拉多大学哈维尔·奥尤拉·库普。

科学家认为,在宇宙大爆炸后的最初几微秒内,夸克胶子等离子体充满了整个宇宙,当时宇宙仍然太热,粒子无法聚集在一起形成原子。

凤凰号研究小组利用布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)重现了这一物质。

在一系列测试中,物理学家将不同组合的小射弹(单质子、双粒子氘和三粒子氦-3原子核)粉碎成更大的金原子核。

“RHIC是世界上唯一一个我们可以进行如此严格控制的实验的加速器,碰撞由一个、两个和三个成分组成的粒子,具有相同的更大的原子核,即金,所有这些粒子的能量都是相同的,”位于博尔德的科罗拉多大学的研究员,PHENIX团队成员Jamie Nagle教授说。

科学家们发现,通过仔细控制条件,他们可以产生夸克胶子等离子体的液滴,这些液滴膨胀形成三种不同的几何图案。

If collisions between small projectiles -- protons (p), deuterons (d), and helium-3 nuclei (3He) -- and gold nuclei (Au) create tiny hot spots of quark-gluon plasma, the pattern of particles picked up by the detector should retain some ‘memory’ of each projectile’s initial shape. Measurements from the PHENIX experiment match these predictions with very strong correlations between the initial geometry and the final flow patterns. Image credit: Javier Orjuela Koop, University of Colorado, Boulder.

如果小射弹之间发生碰撞& # 8212;质子(p)、氘(d)和氦-3原子核(3He)& # 8212;而且金原子核(Au)会产生夸克胶子等离子体的微小热点,探测器拾取的粒子图案应该会保留每个抛射体初始形状的一些“记忆”。PHENIX实验的测量结果与这些预测相匹配,初始几何形状和最终流型之间有很强的相关性。图片来源:博尔德科罗拉多大学哈维尔·奥尤拉·库普。

“想象一下,你有两个液滴正在膨胀成真空,”纳格尔教授说。

“如果两个液滴真的靠得很近,那么当它们向外膨胀时,它们就会相互碰撞,相互推挤,这就是形成这种模式的原因。”

“换句话说,如果你把两块石头扔进一个紧靠在一起的池塘里,这些撞击产生的涟漪会相互流入,形成一个类似椭圆的图案。”

“如果你把一个叫做氘的质子-中子对砸成更大的东西,情况可能也是如此。”

"同样,一个质子-质子-中子三重体,也称为氦-3原子,可能会膨胀成类似三角形的东西."

这正是PHENIX研究人员发现的:氘的碰撞形成了短暂的椭圆,氦-3原子形成了三角形,一个质子以圆形爆炸。

发表在《自然物理》杂志上的这一结果可以帮助理论家更好地理解宇宙最初的夸克胶子等离子体是如何在几毫秒内冷却,从而诞生了第一个存在的原子。

_____

C.Aidala等人(PHENIX协作)。具有三种不同几何形状的夸克-胶子等离子滴的产生。《自然物理》,2018年12月10日在线出版;doi:10.1038/s 14567-018-0360-0


标签:夸克  创造  物理学家  液滴  等离子体