布魯克黑文國立實驗室

布魯克黑文國立實驗室

布魯克黑文國立實驗室隸屬於美國政府能源部,位於紐約州阿普頓。 布魯克黑文國立實驗室擁有一台相對論重離子對撞機(RHIC),環路周長為3.8公里,建在地下4米處,以貴金屬金的離子為材料,加速進而實現數以10億次計的對撞,產生持續時間為千分之一秒,即毫秒的高溫。

布魯克黑文國立實驗室

布魯克黑文國立實驗室布魯克黑文國立實驗室
布魯克黑文國立實驗室隸屬於美國政府能源部,位於紐約州阿普頓。 布魯克黑文國立實驗室擁有一台相對論重離子對撞機(RHIC),環路周長為3.8公里,建在地下4米處,以貴金屬金的離子為材料,加速進而實現數以10億次計的對撞,產生持續時間為千分之一秒,即毫秒的高溫。

4萬億攝氏度創高溫紀錄

夸克和膠子凝聚為強子的瞬間的圖解夸克和膠子凝聚為強子的瞬間的圖解
美國科學家在實驗室環境下創造4萬億攝氏度高溫紀錄,以模擬宇宙“大爆炸”後的情形,為探索宇宙成因提供素材。這樣高的溫度,相當於太陽中心溫度的25萬倍;如果在現實生活中,足以熔化所有物質
 

撞“金”獲高溫

這項實驗由美國布魯克黑文國立實驗室完成,2010年2月15日由研究小組負責人史蒂文·維格朵在首都華盛頓借美國物理學會會議之際宣布。
布魯克黑文國立實驗室隸屬於美國政府能源部,位於紐約州阿普頓。實驗室擁有一台相對論重離子對撞機(RHIC),環路周長為3.8公里,建在地下4米處,以貴金屬金的離子為材料,加速進而實現數以10億次計的對撞,產生持續時間為千分之一秒,即毫秒的高溫。“RHIC的設計目標,”維格朵說,“就是為了模擬宇宙形成初期所處的溫度,產生相應的物質。”對4萬億攝氏度高溫的確認,由計算機實現。
原子核的組成粒子-內部結構模型圖原子核的組成粒子-內部結構模型圖

物質熔成“湯”

原子內部組成的粒子-結構模型圖原子內部組成的粒子-結構模型圖
維格朵在新聞發布會上發問:4萬億攝氏度“熱到什麼程度”?
他自己的回答是,“那樣的溫度足以熔化質子和中子”,而質子和中子構成原子,原子組合又構成分子……
質子和中子由更小的夸克和膠子構成。這兩種粒子的預期熔化溫度為2萬億攝氏度。
在4萬億攝氏度高溫下,所有物質都將分解為“湯”,就像宇宙經由大爆炸形成後最初百萬分之一秒所處的情形。
相比之下,天體超新星爆發核心的溫度為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,宇宙現階段平均溫度比高於物理學意義上的“絕對零度”,即零下273.15攝氏度高出0.7攝氏度。
 

數據待消化

路透社報導,實驗所獲數據,足以耗費科學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為,實現4萬億攝氏度高溫那一刻,再現了夸克和膠子凝聚為強子以前的瞬間。科學界主流觀點推斷,宇宙“大爆炸”發生後,出現了某一過程,致使物質和反物質不平衡,且有利於物質的形成。否則,物質和反物質保持平衡,宇宙不會像現在這樣充斥物質,而會充斥能量。2010年稍後某個時候,科學家們將再度實驗,利用位於瑞士的大型強子對撞機,以重金屬鉛的離子為材料,實現高速對撞,爭取創造更高的溫度紀錄。
夸克和膠子凝聚為強子以前的瞬間-結構模型圖夸克和膠子凝聚為強子以前的瞬間-結構模型圖

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