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最新發(fā)表于《高能物理學(xué)雜志》的一項研究中,包括美國麻省理工學(xué)院在內(nèi)的國際團隊報告稱,新一代探測器sPHENIX通過了物理學(xué)中的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”測試,這標(biāo)志著科學(xué)家向揭開早期宇宙奧秘邁出重要一步。
sPHENIX探測器是美國布魯克海文國家實驗室相對論重離子對撞機的最新設(shè)備。它的任務(wù)是通過精確測量高速粒子碰撞后的產(chǎn)物,重建大爆炸初期出現(xiàn)的夸克-膠子等離子體(QGP)的特性??茖W(xué)家認(rèn)為,QGP在宇宙誕生后僅幾微秒內(nèi)存在,隨后迅速消失,冷卻并結(jié)合成如今構(gòu)成普通物質(zhì)的質(zhì)子和中子。
如今,sPHENIX完成了一項關(guān)鍵測量,證明它具備足夠的精度,可以幫助科學(xué)家拼湊出這種初始物質(zhì)的特性。在物理學(xué)中,這項測試被稱為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”,是檢驗探測器精度的一個常用基準(zhǔn)。具體而言,sPHENIX測量了兩個金離子在接近光速相撞時產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)量,并確定了這一數(shù)值如何隨碰撞方式而變化。結(jié)果顯示,正面碰撞產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)量比“擦肩而過”式碰撞多出10倍,能量也高出10倍。這一結(jié)果表明探測器工作狀態(tài)良好,具備開展高精度科學(xué)實驗的能力。
sPHENIX體型相當(dāng)于兩層樓高,重量約1000噸,能以每秒1.5萬次的速度記錄碰撞事件。其核心部件包括微頂點探測器,可追蹤單個粒子的軌跡和能量,實現(xiàn)高精度跟蹤。當(dāng)這些部件協(xié)同工作時,sPHENIX宛如一臺巨型三維相機,可以在一次碰撞中同時記錄成千上萬顆粒子的數(shù)量、能量和運動軌跡。
QGP在實驗室中存在時間極短,僅10-22秒,溫度可達(dá)數(shù)萬億攝氏度,并表現(xiàn)為整體流動的“完美流體”。人們無法直接看到QGP,只能通過衰變后噴射出的粒子推斷其性質(zhì)。而設(shè)計sPHENIX的初衷正是為了捕捉這些“痕跡”,從而揭示早期宇宙物質(zhì)的演化規(guī)律。目前,sPHENIX正在繼續(xù)采集更多對撞數(shù)據(jù)。
來源:科技日報