最新研究揭示了在大爆炸的第一毫秒内发生的事情的新细节

CK编译

2021年5月21日

尼尔斯·波尔研究所 （ Niels Bohr Institute）

哥本哈根大学的研究人员研究了在大爆炸的第一毫秒内，特定种类的等离子体（有史以来的第一件事）发生了什么。他们的发现为我们今天所知道的宇宙的演化提供了一个谜团。

大约140亿年前，我们的宇宙已经从温度更高，密度更大转变为急剧膨胀，这一过程被科学家们称为“大爆炸”。

尽管我们知道这种快速膨胀会像我们今天所知道的那样产生粒子，原子，恒星，星系和生命，但这一切是如何发生的细节仍然未知。

现在，来自哥本哈根大学的研究人员进行的一项新研究揭示了有关这一切起源的见解。

“我们已经研究了一种叫做夸克胶子等离子体Quark-Gluon Plasma的物质，它是唯一的物质，存在于大爆炸的第一毫秒内。我们的研究结果告诉我们有关等离子体在宇宙早期如何演化的独特故事，” 哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所副教授You解释说。

“首先，由夸克和胶子组成的等离子体被宇宙的热膨胀所分离。然后，夸克的碎片重新形成了所谓的强子。具有三个夸克的强子产生了一个质子，它是原子核的一部分。这些原子核是构成地球，我们自己和环绕我们的宇宙的基石，”他补充道。

从流畅，平滑到强大的生命基石

夸克胶子等离子体（QGP）存在于大爆炸的前0.000001秒，此后由于膨胀而消失。但是，通过使用欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，研究人员得以重现历史上的第一件事，并追溯发生了什么事。

“对撞机以近乎光速的速度将等离子体中的离子以极快的速度撞击在一起。这使我们能够看到QGP是如何从其自身演化为原子核和生命的组成部分的，”says You Zhou。

“除了使用大型强子对撞机之外，研究人员还开发出一种算法，该算法能够比以往任何时候都一次分析更多产生的粒子的集体膨胀。他们的结果表明，QGP曾经是流畅的液体形式，并且它会随着时间的推移不断变化其形状，从而将自己与其他事物区分开来。

“长期以来，研究人员一直认为等离子是气体的一种形式，但我们的分析证实了最新的里程碑式测量结果，强子对撞机Hadron Collider证明，QGP能够流畅的并且具有像水一样光滑柔软的质地。我们提供的新细节是 随着时间的流逝，等离子体的形状发生了变化，这非常令人惊讶，并且与我们知道的其他任何物质以及我们期望的有所不同。”says You Zhou

距离大爆炸真相更近了一步

他说，即使这看起来像是一个很小的细节，它也使我们离解决“大爆炸”的谜题以及宇宙如何在第一毫秒内的发展又迈进了一步。

“每次发现都是一块砖头，增加了我们发现大爆炸真相的机会。我们花了大约20年的时间才知道，夸克-胶子等离子体在转变为强子和生命的构成要素之前是流畅的。因此，我们对等离子体行为不断变化的新认识对我们来说是一项重大突破。”

这项研究刚刚发表在《物理学快报》（Physics Letters B）杂志上，由尤周与博士学位的祖扎娜·莫拉夫科娃（Zuzana Moravcova）共同完成。在哥本哈根大学的尼尔斯波尔研究所工作。

探索

物理学家使用大型强子对撞机揭示了“最小”夸克胶子等离子体

更多信息： S. Acharya等人，在sNN = 5.02 TeV下，Pb-Pb碰撞中混合谐波累积量的测量，物理字母B（2021）。 DOI：10.1016 / j.physletb.2021.136354

期刊信息： 物理字母B

由 尼尔斯·波尔研究所提供