科學家制造“迷你宇宙大爆炸”

科學家制造“迷你宇宙大爆炸”

11月8日，科學家們開始利用位于瑞士和法國邊境的歐洲大型強子對撞機制造小型“宇宙大爆炸”，模擬近140億年前宇宙形成的瞬間過程。

這是該機器第一次使用鉛離子進行對撞，以往實驗均使用質子。鉛離子和質子統稱“強子”，但前者比后者更大、更重。實驗取名為“愛麗絲”，是“大強子對撞實驗”的英文縮寫。實驗項目吸引了來自全球30個國家100多個科研機構的上千名物理學家、化學家和工程師的參與，第一階段任務于2010年12月完成。

在這臺“巨無霸”機器全長約27公里的環形軌道內部，兩束鉛離子的亞原子粒子束朝著相反的方向前進，它們每運行一圈，就會獲得更多的能量，速度也隨之增加。對撞之際，這些粒子“狂飆”的速度可以達到光速的99.99%，從而使它們在對撞瞬間產生的高溫相當于太陽核心溫度的100萬倍，即10萬億攝氏度。據信這個溫度就是137億年前宇宙大爆炸剛剛發生后百萬分之幾秒內的溫度，之后宇宙中就再也沒有出現過如此高溫。

歐洲核子研究中心主任羅爾夫·霍伊爾說，之所以產生如此大的能量，是因為鉛離子含有28個質子，因此鉛離子兩束束流加速后，單束最高能量遠高于質子束流能量，達到287萬億電子伏特。本次實驗將是高能物理界的一次重大實驗。

在上述溫度下，連構成原子核的質子和中子也被融化了，產生“夸克-膠子等離子體”。現有物理學理論認為，宇宙誕生后的百萬分之幾秒內，宇宙中曾存在過一種被稱為“夸克-膠子等離子體”的物質。在這個物質中，夸克和膠子（兩種理論上假設的無質量粒子）等基本粒子以自由狀態存在。它們隨宇宙的冷卻結合形成質子和中子等亞原子粒子，亞原子粒子形成原子，而原子最終形成今天的宇宙萬物。科學家們希望通過“迷你宇宙大爆炸”實驗，解開宇宙形成之謎。

本刊編輯部輯