研究人员已经在宇宙中创造出了可能是最微小的液滴，在一个几万亿度的原始汤中，以接近光速旋转。

 

通过将粒子粉碎在一起，物理学家可能已经创造出宇宙中最小的液滴——一个质子大小的原始热汤珠。

 

这种粒子汤是夸克胶子等离子体，这种液体在宇宙大爆炸后的最初几微秒内充满了宇宙。它的温度高达数万亿度，几乎没有任何摩擦，它以接近光速的速度旋转。

 

“这是我们所知道的最极端的流体，”新泽西州罗格斯大学(Rutgers University)的理论物理学家杰奎琳·诺伦哈-霍斯勒(Jacquelyn Noronha-Hostler)说。[希格斯玻色子之外的5个难以捉摸的粒子]

 

物理学家们以前曾用粒子碰撞来创造这种原始的汤，杏耀注册一些实验表明，某些碰撞会产生像质子一样小的液滴。12月10日发表在《自然物理》(Nature Physics)杂志上的一篇新论文中，来自先锋高能核相互作用实验(PHENIX)的物理学家们报告了迄今为止最有说服力的证据，证明这些液滴可以如此微小。

 

“这真的让我们重新思考我们对这种液滴流动的相互作用和条件的理解，”科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)物理学家杰米纳格尔(Jamie Nagle)说。这些结果可以帮助物理学家更好地理解早期宇宙中的夸克胶子等离子体和流体的性质。

 

“这意味着我们必须重写我们对流体的理解，”诺伦哈-霍斯勒说

 

这些实验是在纽约布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)上进行的。2005年，物理学家们在这里通过撞击原子核创造了第一个夸克胶子等离子体。夸克是构成质子和中子的基本粒子，而质子和中子又构成原子核。胶子是一种携带力的粒子，它通过强大的力将夸克聚集在质子或中子中，这是自然界的基本力之一。

 

诺伦哈-霍斯勒说，物理学家以前认为夸克胶子等离子体液滴必须相对较大。他们认为，要让液滴像液体一样流动，物体必须比它的组成粒子大得多。例如，一颗典型的水滴比它自身的水分子要大得多。另一方面，研究人员认为，一小块，比如说三四个单独的水分子不会表现得像液体。

 

因此，为了使夸克胶子等离子体的液滴尽可能大，RHIC的物理学家们把像金这样的大原子核猛烈撞击在一起，这些大原子核能产生类似大小的液滴——大约是质子的10倍。但是物理学家们发现，当他们碰撞较小的粒子时，他们意外地发现了质子大小的液滴的迹象——例如，在日内瓦附近的大型强子对撞机中质子之间的碰撞。

 

为了弄清这些微小的液滴是否真的存在，物理学家们在RHIC发射的质子上运行着菲尼克斯探测器;氘原子核，每个氘原子核包含一个质子和一个中子;氦-3原子核在金原子核处。科学家们推断，如果这些碰撞形成了夸克胶子等离子体的液滴，这些液滴的形状将根据金原子核撞击的位置而有所不同。撞击质子会产生一个圆形的液滴;氘会产生椭圆形的液滴，氦-3会形成三角形的液滴。

 

当科学家们用质子、氘核和氦-3核撞击金原子核时，这些碰撞形成了微小的、质子大小的夸克胶子等离子体液滴。人们认为，夸克胶子等离子体是宇宙大爆炸几微秒后形成的原始物质。质子碰撞形成圆形液滴，氘碰撞形成椭圆形液滴，氦-3碰撞形成三角形液滴。

当科学家们用质子、氘核和氦-3核撞击金原子核时，这些碰撞形成了微小的、质子大小的夸克胶子等离子体液滴。人们认为，夸克胶子等离子体是宇宙大爆炸几微秒后形成的原始物质。质子碰撞形成圆形液滴，氘碰撞形成椭圆形液滴，氦-3碰撞形成三角形液滴。(图片来源:哈维尔·奥胡拉·科普，科罗拉多大学，博尔德分校)

 

这样的液滴只能存活1000亿分之一秒，然后高温会导致液滴膨胀得如此之快，以至于它会在其他粒子中爆炸。

 

通过测量这些颗粒碎片，研究人员重建了原始的水滴。他们在这三种类型的碰撞中寻找椭圆和三角形的形状，总共进行了六次测量。实验持续了数年，最后，研究人员发现了一些能说明问题的形状，这表明碰撞确实产生了质子大小的液滴。

 

纳格尔说:“在一套完整的六种测量方法中，除了液滴图像，很难有其他不同的解释。

 

虽然结果令人信服，诺伦哈-霍斯勒说，她还不完全确定。研究人员仍然需要更好地测量粒子碰撞所产生的喷流。如果这些微小的液滴确实形成了，那么金原子核与质子、氘或海隆-3之间的碰撞应该会产生高速粒子，形成喷流，然后喷流就会炸穿新形成的夸克胶子液滴。当喷气机呼啸着穿过液体时，它会失去能量并减速， 杏耀挂机软件 ，就像一颗子弹穿过水一样。

 

但到目前为止，测量结果显示，杏耀手机客户端喷流损失的能量没有预期的那么多。Noronha-Hostler说，未来的实验，比如计划于2023年发射的升级版的凤凰，应该可以帮助物理学家更好地理解正在发生的事情，并确定这些微小的液滴是否存在。