创造早期宇宙物质的微小液滴

研究人员创造了曾经充满早期宇宙的过热物质的微小液滴，形成了三种不同的形状和大小：圆形、椭圆形和三角形。

这项研究发表在今天的《自然物理》杂志上，源于一个国际科学家团队的工作，他们专注于被称为夸克胶子等离子体的液体物质。物理学家认为，在BIGBANG之后的最初几微秒内，这种物质充满了整个宇宙，宇宙仍然太热，粒子无法聚集在一起形成原子。

在一项名为PHENIX的实验中，博尔德大学的杰米纳格尔教授和他的同事们使用了纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的大型对撞机来重建等离子体。在一系列测试中，研究人员将质子和中子数据包的不同组合粉碎成更大的原子核。

他们发现，通过仔细控制条件，他们可以产生夸克胶子等离子体的液滴，这些液滴膨胀形成三种不同的几何图案。

“我们的实验结果使我们更接近于回答早期宇宙物质可能的最小数量的问题，”Nagle说。

博尔德大学和范德比尔特大学的研究人员领导了PHENIX实验的数据分析。

科学家们于2000年在布鲁克海文的相对论重离子对撞机(RHIC)上首次开始研究这种物质。它们将金原子的重核碰撞在一起，产生数万亿摄氏度。在由此产生的沸腾中，构成所有质子和中子的亚原子粒子夸克和胶子从原子链中分离出来，几乎可以自由流动。

几年后，另一组研究人员报告说，他们似乎创造了一个夸克胶子等离子体，他们没有将两个原子碰撞在一起，而是将两个质子碰撞在一起。

这是令人惊讶的，因为大多数科学家认为单个质子不能提供足够的能量来制造任何可能像流体一样流动的物质。

Nagle和他的同事在2014年设计了一种方法来测试结果：如果这些微小的液滴表现得像液体，那么它们应该保持它们的形状。

正如他解释的，“想象一下，你有两个液滴膨胀成真空。如果这两个水滴真的很近，那么当它们向外膨胀时，就会相互碰撞，相互推动，这就是创造出来的模式。”

换句话说，如果你把两块石头扔进一个相互靠近的池塘里，碰撞的涟漪就会相互流动，形成一个类似椭圆的图案。Nagle和Romatschke认为，如果你把质子-中子对(称为氘)打碎成更大的东西，那么同样的道理也是成立的。同样，质子-质子-中子三重态，也称为氦-3原子，可能会膨胀成类似三角形的东西。

这正是PHENIX实验所发现的：氘的碰撞形成一个短而持久的椭圆，氦-3原子形成一个三角形，单个质子爆炸成圆形。

研究人员说，研究结果可以帮助理论家更好地理解宇宙中原始的夸克胶子等离子体是如何在几毫秒内冷却，从而产生第一个存在的原子的。

这项新研究包括来自65个机构的共同作者。博尔德大学的合著者包括博士后研究员罗恩贝尔蒙特和达伦迈克格林希，以及研究生哈维尔奥杰拉-库普，他们都是物理学家。

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