美國科學(xué)家在實驗室環(huán)境下創(chuàng)造4萬億攝氏度高溫紀(jì)錄,以模擬宇宙“大爆炸”后的情形,為探索宇宙成因提供素材。
這樣高的溫度,相當(dāng)于太陽中心溫度的25萬倍;如果在現(xiàn)實生活中,足以熔化所有物質(zhì)。
撞“金”獲高溫
這項實驗由美國布魯克黑文國立實驗室完成,15日由研究小組負(fù)責(zé)人史蒂文•維格朵在首都華盛頓借美國物理學(xué)會會議之際宣布。
布魯克黑文國立實驗室隸屬于美國政府能源部,位于紐約州阿普頓。
實驗室擁有一臺相對論重離子對撞機(jī)(RHIC),環(huán)路周長為3.8公里,建在地下4米處,以貴金屬金的離子為材料,加速進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)以10億次計的對撞,產(chǎn)生持續(xù)時間為千分之一秒、即毫秒的高溫。
“RHIC的設(shè)計目標(biāo),”維格朵說,“就是為了模擬宇宙形成初期所處的溫度,產(chǎn)生相應(yīng)的物質(zhì)!
對4萬億攝氏度高溫的確認(rèn),由計算實現(xiàn)。
物質(zhì)熔成“湯”
維格朵在新聞發(fā)布會上發(fā)問:4萬億攝氏度“熱到什么程度?”
他自己的回答是,“那樣的溫度足以熔化質(zhì)子和中子”,而質(zhì)子和中子構(gòu)成原子,原子組合又構(gòu)成分子……
質(zhì)子和中子由更小的夸克和膠子構(gòu)成。這兩種粒子的預(yù)期熔化溫度為2萬億攝氏度。
4萬億攝氏度高溫度下,所有物質(zhì)都將分解為“湯”,就像宇宙經(jīng)由大爆炸形成后最初百萬分之一秒所處的情形。
相比之下,天體超新星爆發(fā)核心的溫度為20億攝氏度,太陽中心的溫度為5000萬攝氏度,金屬鐵的熔化溫度為1800攝氏度,宇宙現(xiàn)階段平均溫度比高于物理學(xué)意義上的“絕對零度”、即零下273.15攝氏度高出0.7度。
數(shù)據(jù)待消化
路透社報道,實驗所獲數(shù)據(jù),足以耗費科學(xué)家多年時間加以分析,探索宇宙為何以及如何形成。
維格朵及其研究小組認(rèn)為,實現(xiàn)4萬億攝氏度高溫那一刻,再現(xiàn)了夸克和膠子凝聚為強(qiáng)子以前的瞬間。
科學(xué)界主流觀點推斷,宇宙“大爆炸”發(fā)生后,出現(xiàn)了某一過程,致使物質(zhì)和反物質(zhì)不平衡,且有利于物質(zhì)的形成。否則,物質(zhì)和反物質(zhì)保持平衡,宇宙不會像現(xiàn)在這樣充斥物質(zhì),而會充斥能量。
今年稍后某個時候,科學(xué)家們將再度實驗,利用位于瑞士的大型強(qiáng)子對撞機(jī),以重金屬鉛的離子為材料,實現(xiàn)高速對撞,爭取創(chuàng)造更高的溫度紀(jì)錄。(徐勇)
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