歐洲迷你宇宙大爆炸顯示宇宙早期似液體

歐洲迷你宇宙大爆炸顯示宇宙早期似液體

ALICE設備成功實現鉛原子核對撞

　　北京時間11月25日消息，在歐洲粒子物理研究所(CERN)大型強子對撞機(LHC)上進行的鉛原子核對撞實驗中，大型離子對撞機實驗(ALICE)探測組的物理學家們發現極早期宇宙不但具有超高溫度和密度，還表現出高溫液體(liquid)的性質。

　　通過實現在技術允許範圍內最高能的核子對撞，ALICE實驗成功產生了具有難以置信的超高溫和密度的亞原子火球，從而重現宇宙大爆炸之後數微秒(1微秒=100萬分之一秒)內的情景。科學家們稱此次微型「大爆炸」產生的溫度超過10萬億度。

　　在這樣的高溫下，常規物質預計會熔化，產生一種奇異的「原始湯」，稱為「夸克-膠子等離子體」。這項對撞實驗產生的首批結果已經否定了一些現存物理模型，如其中有一種物理理論預言「夸克-膠子等離子體」將表現出氣體的性質。

　　儘管之前美國研究機構在較低能級上進行過相關實驗，結果顯示核子對撞中產生的火球具有液體的性質，但是很多科學家認為在更高的能級下，「夸克-膠子等離子體」應當表現出氣體的性質。

　　在這項成功實現高能質子對撞實驗7個月之後產生的研究成果中，英國伯明翰大學物理和天文學院的科學家們發揮了關鍵性的作用。該學院的大衛·埃文斯(David Evans)博士是ALICE實驗項目的英方首席科學家。他說：「儘管工作才開始不久，我們已經了解了許多有關早期宇宙的信息。這些第一批的實驗分析結果顯示宇宙在大爆炸後的一瞬間表現出超熱液體的性質。」

　　這個小組還同時發現試驗中進行的正面高能撞擊產生了相比一些理論預言更多的亞原子粒子。儘管撞擊產生的火球轉瞬即逝，但是當它產生的「原始湯」逐漸冷卻，研究人員可以觀察到從火球向四周輻射開去的數千顆粒子。正是通過對這些粒子表現的觀察，科學家們作出了對其液體性質的結論。

　　ALICE 實驗設備

　　ALICE項目組的科研人員將對夸克-膠子等離子體中的粒子進行深入研究，因為我們對這些微觀粒子大部分都知之甚少。這中分析將使科學家們更好地理解強作用力：為何它能主宰物質？夸克為什麼會被束縛於物質，如質子之中？為何強作用力可以構成質子和中子質量的98%？ALICE實驗設備安裝於大型強子對撞機(LHC)上，位於地下100米處，高16米，長26米，重約10000噸。

　　而ALICE設備工作組則包括來自全世界30個不同國家100個科研機構的1000名物理學家和工程師。其中英國小組中包括了來自伯明翰大學的8名物理學家以及7名博士生。他們在中央點火裝置(ALICE的心臟設備)以及相關配套軟體的設計和實施過程中發揮了關鍵性的作用。除此之外，英國科研人員在實驗數據的分析方面也作出了重要貢獻。

　　在核子對撞實驗期間，ALICE科學組每秒鐘需要錄入約1.2GB的數據，整個實驗過程將產生約2PB(約合200萬GB)的數據量，這相當於300萬張CD盤，堆砌起來將有數英里高。為了處理這些海量的數據，ALICE項目組需要調動全世界各地50000台最先進的計算機，24小時不間斷地進行運算。

　　ALICE設備的設計和建造採用了目前全球最尖端的技術和工藝，如對亞原子粒子的高精確探測和追蹤，用於電子信號處理的超精細系統，以及遍布全球，使用網路互聯的超強網格式分布計算能力，用於數據處理。所有這些先進技術都可以轉化，從而改善人們的日常生活，如醫學成像，微型電路以及信息技術等。
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