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大型强子对撞机ALICE实验发现早期宇宙像液体

发布时间:2020-09-24 14:54:16

ALICE实验首次实验结果发现,宇宙最初期不仅非常炽热,而且密度很大,其行为特征颇似炽热液体。
  
据国外媒体报道,近日,欧洲粒子物理研究所大型强子对撞机ALICE实验首次实验结果发现,宇宙最初期不仅非常炽热,而且密度很大,其行为特征颇似炽热液体。
  
参加ALICE铅离子对撞实验的物理学家来自英国伯明翰大学,铅离子以尽可能高的能量加速和碰撞,最终ALICE实验产生令人难以置信的炽热密集亚原子火球,重建了宇宙大爆炸之后几微秒出现的状况。科学家证实这种微型宇宙大爆炸能形成数十万亿摄氏度的温度。
 
这些高温宇宙正常物质可溶化形成一种叫做“夸克-胶等离子”的奇特“原始汤”。这项铅离子碰撞实验的首个实验结果排除了多种理论物理模型,其中包括:一种预测的夸克-胶等离子形成类似气体特征的能量。
 
虽然美国之前较低能量的研究显示产生于核碰撞的炽热火球特征颇似液体,许多科学家认为夸克-胶等离子的行为特征像非常高能量的气体。英国伯明翰大学物理和天文学分校的科学家在大型强子对撞机实验中实现了一项关键作用,经过7个月成功地以高能量碰撞质子。该分校的大卫·埃文斯(David Evans)博士是英国ALICE实验的首席调查员,他说:“虽然早期我们已掌握了大量宇宙早期的信息,这项伯明翰大学最新研究表明宇宙大爆炸之后短暂的时间内,宇宙状态颇似一个超炽热的液体环境。”
 
该研究小组同时发现铅离子正面碰撞产生的亚原子要多于之前预测的理论模型,铅离子碰撞产生的火球仅持续很短时间,但是当“原始汤”冷却下来,研究人员能够看到火球向外辐射数以千计的微粒。
 
参与ALICE实验的物理学家将研究这些特性,目前关于“夸克-胶等离子”的物质状态仍存在很大程度的不确定性。这将帮助他们更多地理解控制该物质的强作用力;夸克禁闭期的属性;以及强作用力如何产生质子和中子98%的质量。
 
ALICE探测器放置在大型强子对撞机的环结构,位于地下100米(300英尺),高16米(52英尺),长26米(85英尺),重达10000吨。
 
据悉,参与ALICE实验的研究人员包括来自30多个国家100多个机构的1000位物理学家,英国研究团队包括8位物理学家以及7位来自伯明翰大学的博士生。该实验中至关重要的设计是中心扳机电子装置(ALICE实验的大脑)和相应的软件,此外,英国研究团队正在进行一项重要的ALICE数据分析工作。
 
在铅离子碰撞中,ALICE实验将每秒记录1.2G数据,刻录在光盘上,估计需要记录300万张光盘数据,堆叠起来可高达几千米。为了处理这些数据,ALICE实验将需要5万台高级计算机,每台计算机24小时持续工作。
 
ALICE实验利用的先进技术包括:可以探测和跟踪亚原子微粒的高精确系统,用于处理电子信号的超微型系统以及全球性计算机资源数据分析分配网络(GRID)。据悉,所采用的许多项技术直接涉及医学成像、微电子学和信息技术。


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