科学家制造“迷你宇宙大爆炸”

科学家制造“迷你宇宙大爆炸”

11月8日，科学家们开始利用位于瑞士和法国边境的欧洲大型强子对撞机制造小型“宇宙大爆炸”，模拟近140亿年前宇宙形成的瞬间过程。

这是该机器第一次使用铅离子进行对撞，以往实验均使用质子。铅离子和质子统称“强子”，但前者比后者更大、更重。实验取名为“爱丽丝”，是“大强子对撞实验”的英文缩写。实验项目吸引了来自全球30个国家100多个科研机构的上千名物理学家、化学家和工程师的参与，第一阶段任务于2010年12月完成。

在这台“巨无霸”机器全长约27公里的环形轨道内部，两束铅离子的亚原子粒子束朝着相反的方向前进，它们每运行一圈，就会获得更多的能量，速度也随之增加。对撞之际，这些粒子“狂飙”的速度可以达到光速的99.99%，从而使它们在对撞瞬间产生的高温相当于太阳核心温度的100万倍，即10万亿摄氏度。据信这个温度就是137亿年前宇宙大爆炸刚刚发生后百万分之几秒内的温度，之后宇宙中就再也没有出现过如此高温。

欧洲核子研究中心主任罗尔夫·霍伊尔说，之所以产生如此大的能量，是因为铅离子含有28个质子，因此铅离子两束束流加速后，单束最高能量远高于质子束流能量，达到287万亿电子伏特。本次实验将是高能物理界的一次重大实验。

在上述温度下，连构成原子核的质子和中子也被融化了，产生“夸克-胶子等离子体”。现有物理学理论认为，宇宙诞生后的百万分之几秒内，宇宙中曾存在过一种被称为“夸克-胶子等离子体”的物质。在这个物质中，夸克和胶子（两种理论上假设的无质量粒子）等基本粒子以自由状态存在。它们随宇宙的冷却结合形成质子和中子等亚原子粒子，亚原子粒子形成原子，而原子最终形成今天的宇宙万物。科学家们希望通过“迷你宇宙大爆炸”实验，解开宇宙形成之谜。

本刊编辑部辑