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大型强子对撞机实验产生全新物质(图)  

2012-11-30 10:27:39|  分类: 圈子科技经典 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一个质子与铅的原子核发生撞击,Alice探测器中产生一个粒子群。一个质子与铅的原子核发生撞击,Alice探测器中产生一个粒子群。
在大型强子对撞机中进行的实验产生了一种全新的物质。在大型强子对撞机中进行的实验产生了一种全新的物质。

 北京时间11月29日消息,据国外媒体报道,美国麻省理工学院科学家近日通过大型强子对撞机实验取得了一项重大研究成果,一种全新的物质在他们的实验中产生,该研究成果对于现代原子物理学的发展具有重要意义。

  研究人员介绍说,“大型强子对撞机中质子与铅离子的高速撞击会让两者的内部粒子产生意外的运动,从而产生新的东西。” 麻省理工学院发布的研究报告将这种产生的可能新物质称为“彩色玻璃浓缩物”。

  当粒子束以高速相互撞击的时候,会产生几百种新形态的粒子,其中的绝大多数会以光速飞离撞击发生点。不过,紧凑型μ子螺旋型磁谱仪团队却从200万个铅质子中观测到,有一些粒子的飞离方向却存在着一定关联性。麻省理工学院物理学家巩特尔-罗兰德表示,有一些粒子的飞行方向甚至完全一致,这让科学家十分惊讶。科学家怀疑这些粒子究竟是如何和对方“沟通”自己的方向的。巩特尔-罗兰德教授与莱斯大学的助理教授李伟(Wei Li)共同完成了撞击数据的研究工作。一篇描述本次令人惊讶发现的学术论文将会在不久之后发表于《物理学评论B》杂志上。

  麻省理工学院研究人员在两年前就发现了一些粒子运动方向有明显差异的现象。这种具有明显差异性的飞行现象曾经发生在铅离子和其他一些重金属离子身上,诸如金和铜。这些重金属离子在撞击过程中会产生一种被称为“夸克胶子等离子体”物质,这是一种在宇宙大爆炸发生后几百万分之一秒内出现的粒子形态。

  在强子对撞机中,这种夸克胶子等离子体导致了一些粒子会向相同的方向运动。这次的研究成果中还证实了这样一个现象:质子相互撞击还会产生一种被称为“彩色玻璃浓缩物”的液状物波胶子。布鲁克海文国家实验室高级科学家拉杜-温格帕兰说,“这群密集的胶子之间还会产生一些不同寻常的碰撞现象。”拉杜-温格帕兰并没有参与这次的研究,但他之前在该领域有过一些研究成果。温格帕兰与他之前的学生凯文-达斯令在质子对撞中粒子相关运动现象出现之前已经证明了类似“彩色玻璃浓缩物”物质的存在。

  质子在常规能量等级下由三个夸克构成,但是在更高能量等级下则会获得一个附带的胶子群。这些胶子以粒子和波状形态存在,而且他们的波状运动互相之间可以协同。量子缠绕原理可以解释为什么这些粒子在从撞击点向外运动的过程中可以拥有共同的飞行路径。这种协同是一种非常微弱的效果,但是对于一些非常基础的关于夸克与胶子在质子内部的排列方式却至关重要。

  罗兰德表示,“我们并不期望夸克胶子等离子体能够与铅质子碰撞产生反应,但这是一种具有参照性的运动方式,在这种参照性的运动中你可以研究铅质子的碰撞过程。这种运动只会持续大约4个小时,大型强子对撞机还将在接下来几周内继续进行铅质子对撞实验,以此来搜集更多的数据从而确定在撞击中是不是真的会产生一种液体形态。”

  研究结果将为解释粒子碰撞中产生的一些现象提供一个更加明确的研究方向,并且以此确定到底质子碰撞,铅质子碰撞与其他一些粒子碰撞之间是否存在相关性。(彬彬)

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