科技日報北京7月21日電 （記者劉霞）美國布魯克海文國家實驗室所屬相對論重離子對撞機上的sPHENIX粒子探測器發(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)。這項最新研究精確測量了以接近光速運行的金離子相互碰撞產(chǎn)生的數(shù)千個粒子的數(shù)量和能量密度，有望為人類破解物質(zhì)的起源之謎提供新線索。相關(guān)論文已提交《物理評論C》和《高能物理雜志》。
sPHENIX粒子探測器上的組件記錄的碰撞信號（藝術(shù)圖）。圖片來源：sPHENIX合作組織
當兩束金離子以2000億電子伏特的能量迎頭相撞時，sPHENIX粒子探測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增長。
最新進展不僅驗證了新探測器的卓越性能，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，以及自然界中最強作用力如何讓夸克和膠子結(jié)合形成質(zhì)子和中子，進而構(gòu)成普通的原子核。
團隊描述稱，sPHENIX的精密追蹤系統(tǒng)如同超高清3D攝像機，能清晰捕捉每個帶電粒子的運動軌跡。探測器配備的量熱計更是科學利器，其中電磁量熱計專攻電子和光子能量測量；強子量熱計則專注于由夸克組成的復合粒子。這種雙重保障使測量精度達到前所未有的水平。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。
這項技術(shù)突破將幫助科學家捕捉到曾經(jīng)難以企及的罕見現(xiàn)象。比如探測重夸克的誕生過程，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，或能讓科學家洞悉QGP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
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