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科学家解决宇宙难题!“完美流体”是如何变为物质的?

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前瞻网 2021-09-17 18:02
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宇宙大爆炸后的几百万分之一秒,早期宇宙呈现出一种奇怪的新状态:一种被称为夸克胶子等离子体的亚原子汤。而就在15年前,包括来自劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)相对论核碰撞(RNC)小组的研究人员在内的一个国际团队发现,这种夸克-胶子等离子体是一种完美的流体。夸克和胶子(质子和中子的组成部分)是如此强烈地耦合,它们几乎没有摩擦地流动。这种被成为自然界的“完美流体”的夸克-胶子等离子体是如何逐渐演变为物质形态的?日前,科学家们找到了新的线索。

科学家推测,高能量的粒子喷流以超过音速的速度飞过夸克-胶子等离子体,并且像快速飞行的喷流一样,发出一种叫做马赫波的超音速轰鸣。为了研究这些喷气粒子的特性,2014年,由伯克利实验室科学家领导的一个团队开创了一种称为喷气断层扫描的原子X射线成像技术。这些开创性的研究结果显示,这些射流在通过夸克胶子等离子体传播时散射并失去能量。

但是喷射粒子在夸克-胶子等离子体中的旅程从哪里开始呢?尽管能量损失很容易观察到,马赫波和伴随的扩散尾流仍然难以捉摸。

现在,在最近发表在《物理评论快报》杂志上的一项研究中,伯克利实验室的科学家们报告了模型模拟的新结果,显示他们发明的另一项技术,即二维喷射断层扫描,可以帮助研究人员找到扩散尾流的幽灵般的信号。

这项模拟技术首次表明,人们可以使用二维喷射断层成像技术来拾取夸克胶子等离子体中扩散尾流的微小信号。

他们的工作也将帮助大型强子对撞机和RHIC的实验者了解在他们寻求了解夸克-胶子等离子体如何演变为物质的过程中应该寻找哪些信号。我们是由什么构成的?在大爆炸后的几微秒内,新生的宇宙是什么样子的?关于这个话题,仍然有许多未解之谜等待我们去探索,但是科学家对长期寻找的扩散唤醒的模拟使我们离这些问题的答案更进了一步。

该论文题为"Search for the Elusive Jet-Induced Diffusion Wake in Z/γ-Jets with 2D Jet Tomography in High-Energy Heavy-Ion Collisions",发表于《物理评论快报》。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.082301

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