LHC 制造迷你版本“宇宙大爆炸”的科学重要性

射命丸 文

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作者：资讯小分队

就在前几天，大型强子对撞机(LHC)制造出了迷你版宇宙大爆炸，产生了一个温度为太阳核心温度100万倍的火球。英国理论物理学家John Ellis从1978年起在欧洲核子研究中心(CERN)工作，他撰文解释了这次LHC创造迷你版“宇宙大爆炸”实验的意义：

大型强子对撞机(LHC)中进行的科学实验并没有重现大爆炸，但确实成功地重新制造了大爆炸后、极短时间中宇宙在一个非常小的尺度内的情况。

从现在起，LHC的运行进入了一个新阶段，探索新物质状态。迄今为止，LHC设备一直被用作一台超级显微镜，通过粒子之间的高能对撞，探究物质的最基本结构。在接下来的几周中，LHC将进行铅原子核高能对撞实验，每次对撞都将包括大量粒子，目的是了解大量高能粒子同时对撞时会出现什么新现象。

理论物理学家预言，在LHC铅离子对撞(Lead-Lead Collision)实验中的高密度和高压力条件下，会出现新的物质状态，即夸克-胶子等离子体。在这种物质状态中，夸克和胶子将脱离单个核子的束缚，就好比在等离子电视中电子从原子中脱离开一样。看等离子电视时，其实就是看到了这种电磁等离子体发出的光。类似地，“大型离子撞击试验探测器”(ALICE)和LHC中的其它实验设备，将会用于监测高能铅离子对撞时发出的粒子，寻找证据来验证或推翻夸克-胶子等离子体的存在。

这些实验可能能提供探索基本物理理论的途径，包括一些由弦理论所提出的观点。还可能为宇宙早期演化提供新线索。宇宙学家们预期，如果夸克-胶子等离子体真的存在，那么极早期宇宙，即宇宙大爆炸后不超过1微秒(一百万分之一秒)时，宇宙中应当充斥着这种物质状态。 因此从这一角度看，这次的LHC铅离子对撞实验将对这个阶段的宇宙状态提供新的线索，而这个阶段的宇宙状态无疑强烈影响了后来的宇宙历史。

等离子理论学家们的观点是否正确？弦理论正确吗？宇宙学家们说得对么？LHC实验将能很快提供一些答案。


来源：《每日电讯报》11月8日报道、《环球科学》网站11月10日报道

图片来自：《每日电讯报》网站