现有
宇宙理论认为,宇宙形成于距今约120亿至150亿年前的一次“大爆炸”。宇宙“大爆炸”后的极短瞬间会形成超高能量密度,这使得一种称为“夸克—胶子等离子体”的物质能够在约10微秒(1微秒为百万分之一秒)的极短时间内充斥宇宙,然后再凝聚结合形成
原子核等物质。但迄今科学家们还难以对这一理论假设进行检验。
欧洲核子中心的最新研究成果使得科学家们能够验证“大爆炸”数微秒后的宇宙景象。这项重大突破不仅使物理学的研究疆域拓展至接近宇宙诞生初始,而且对考察宇宙的起源、物质的本性以及对验证现有的
粒子物理标准模型等都有重要意义。
近代物理学研究认为,原子的构造单元是质子和中子等亚原子粒子,而亚原子粒子又由夸克等更微观的基本粒子构成。夸克间通过强力作用组合成
质子和
中子,而这种强作用力主要通过另一种名为胶子的基本粒子来传递。
通常情况下,夸克由于受到强作用力而被子约束于原子核尺度内,自身无法独立存在。但现有一些理论假设认为,足够大的能量和温度应该能拆解质子和中子,并使夸克和胶子重新结合形成所谓“夸克—胶子等离子体”。“夸克—胶子等离子体”是与质子和中子不同的另一种新型物质形态。
夸克-胶子浆成形于两束相对论性加速的
黄金离子对撞点,此对撞点位于STAR探测器的中心;探测器设于
美国布鲁克哈芬国家实验室的
相对论性重离子对撞机。
欧洲核子研究中心的公报指出,新成果证明了现有的一些对夸克间基本作用力的预测是正确的,同时也是在了解宇宙早期演化方面向前迈出的重要一步。新成果是国际物理学界通力合作的产物,包括中国在内的20个国家的约500名科学家参与了“重离子”研究计划。
2022年1月,据物理学家组织网报道,美国麻省理工学院的科学家借助机器学习算法,通过分析大型强子对撞机(LHC)2018年获得的130多亿次重离子碰撞产生的数据,首次发现了神秘的“X”粒子。这一最新发现有助科学家分析其结构并进一步揭示宇宙的奥秘。