科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室所屬相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)上的sPHENIX粒子探測(cè)器發(fā)布首批成果，其捕獲了宇宙極早期物質(zhì)形態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這項(xiàng)最新研究精確測(cè)量了以接近光速運(yùn)行的金離子相互碰撞產(chǎn)生的數(shù)千個(gè)粒子的數(shù)量和能量密度，有望為人類(lèi)破解物質(zhì)的起源之謎提供新線索。相關(guān)研究成果已被《物理評(píng)論C》和《高能物理雜志》接受。

當(dāng)兩束金離子以2000億電子伏特的能量迎頭相撞時(shí)，sPHENIX探測(cè)器上的組件記錄了令人震撼的微觀“宇宙煙花”。數(shù)據(jù)顯示，碰撞越劇烈，產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)量越多，釋放的總能量呈幾何級(jí)增長(zhǎng)。

最新進(jìn)展不僅驗(yàn)證了新探測(cè)器的卓越性能，更為探索夸克-膠子等離子體（QGP）的特性奠定了基礎(chǔ)。QGP是一種宇宙大爆炸后百萬(wàn)分之一秒就存在的特殊物質(zhì)態(tài)，是構(gòu)成現(xiàn)代物質(zhì)世界的原始“湯羹”。研究QGP可幫助揭示已知物質(zhì)的起源，以及自然界中最強(qiáng)作用力如何讓夸克和膠子結(jié)合形成質(zhì)子和中子，進(jìn)而構(gòu)成普通的原子核。

團(tuán)隊(duì)描述稱(chēng)，sPHENIX的精密追蹤系統(tǒng)如同超高清3D攝像機(jī)，能清晰捕捉每個(gè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。探測(cè)器配備的量熱計(jì)更是科學(xué)利器，其中電磁量熱計(jì)專(zhuān)攻電子和光子能量測(cè)量；強(qiáng)子量熱計(jì)則專(zhuān)注于由夸克組成的復(fù)合粒子。這種雙重保障使測(cè)量精度達(dá)到前所未有的水平。數(shù)據(jù)顯示，中心碰撞區(qū)域釋放的能量為邊緣區(qū)域的十倍之多。

這項(xiàng)技術(shù)突破將幫助科學(xué)家捕捉到曾經(jīng)難以企及的罕見(jiàn)現(xiàn)象。比如探測(cè)重夸克的誕生過(guò)程，或者完整重建從高能夸克或膠子中產(chǎn)生的高能粒子噴流。這些粒子噴流就像宇宙探針，或能讓科學(xué)家洞悉QGP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。