来源：新京报
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迷你“宇宙大爆炸”是通过令铅离子高速撞击产生的，撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍。 图为迷你“宇宙大爆炸”的电脑效果图。 |
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强子对撞机撞出“迷你版宇宙大爆炸”
铅离子对撞实验成功，再现宇宙大爆炸百万分之一秒后情形，有助于研究物质形成过程
欧洲核子研究中心11月8日宣布，欧洲大型强子对撞机已成功完成了铅离子对撞实验。两束铅离子束以接近光速的速度撞击，产生多个微小的达到太阳核心温度的100万倍高温“火球”。科学家称，这再现了宇宙大爆炸一百万分之一秒后的状况，因此被很多媒体称为“迷你版宇宙大爆炸”。
对撞温度超过10万亿℃
此次实验是欧洲大型强子对撞机（LHC）四大实验之一的大型重离子对撞实验(ALICE)，通过将铅离子进行对撞,在实验室条件下重建“大爆炸”之后的宇宙初期形态,获得的数据将让物理学家更多了解自然界的基本作用力。
欧洲核子研究中心称，铅离子已于4日开始注入对撞机，7日零时探测到首次铅离子束流的对撞，8日11时20分，铅离子对撞实验正式开始。在地下延绵数百公里的隧道内，铅离子以接近于光速的速度高速运转，朝两个方向运动的铅离子束最后在ALICE探测器内撞击。
观测到成功的对撞后，铅离子对撞实验控制室的科学家们爆发出一阵欢呼声，参与项目的英国科学家、伯明翰大学物理学家大卫·埃文斯博士说：“我们对这一成就十分激动。”他透露，对撞产生了实验中取得的有史以来的最高温度和密度，而且整个过程发生在安全、可控的环境内，撞击生成高度炽热及稠密的亚原子火球，其温度超过10万亿℃，达到太阳核心温度的100万倍。
将研究宇宙诞生之初物质
科学家认为，在如此高的温度下，构成原子核的质子和中子也被熔化了，生成一种原始的夸克和胶子“汤”，它被称为“夸克-胶子等离子体”。夸克-胶子都属于亚原子粒子，在“夸克-胶子等离子体”状态，它们失去了相互间原本的吸引力，理论上，这种状态只在宇宙大爆炸之后出现。人工制造并研究“夸克-胶子等离子体”，有助于研究宇宙形成之初的状态，获得的数据将用来解释137亿年前宇宙诞生之初的物质形成过程。
研究人员希望，通过“夸克-胶子等离子体”可以更多地了解强相互作用力（strong force）。它是自然界存在的四种基本作用力之一。“强相互作用力不仅让原子核牢牢地绑定在一起，而且还对它们98%的质量负责。我现在正期待研究宇宙大爆炸发生后一百万分之一秒，构成宇宙的一小部分物质。”埃文斯说。
强相互作用力
■ 名词解释：强相互作用力
通过研究更多地了解强相互作用力（Strong Force）是实验一大目的。
自然界中有四种基本的相互作用力：强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力、万有引力。目前科学家对强相互作用力的了解最少。科学家最先认识到，质子、中子间的核力正是强相互作用力，但质子和中子并不是最基础的粒子。它们由夸克构成，束缚夸克的也是强相互作用力。更重要的是，强相互作用力产生了质子和中子质量的98%，其余2%来自夸克本身。
这意味着，包括你我在内的所有由原子组成的物质，98%的质量都来自强相互作用力。量子色动力学
邝宇平教授介绍说，量子色动力学就是有关强相互作用力的理论，研究质子、中子里更基本东西是如何结合起来的，在更微观层面研究它们的内部结构。虽然在上世纪70年代初科学家就已经知道这是什么力了，但是对于其了解有限，尤其是在作用强的情况下，强相互作用力有什么特殊作用，还在摸索阶段。现在的强子对撞机则实现了多粒子系统下研究它的条件。
实验旨在寻找新物质形态 谢来
■ 专家解读
清华大学物理系教授邝宇平接受记者采访时表示，用“迷你版宇宙大爆炸”来比喻大型强子对撞机进行的铅离子对撞实验并不十分恰当，实验目的是研究微观世界的相互作用，寻找多粒子系统下有没有新的物质形态。
邝宇平教授介绍，由于铅很重，铅离子对撞就相当于很重的原子核互相撞击，让其中很多质子、中子这些粒子大量对撞，碰撞的能量很高，形成一个高温下的多粒子系统，“科学家借此研究其中的现象，尤其是量子色动力学的效果”。
邝教授指出，铅离子对撞实验非模拟宇宙大爆炸，而是创造一种条件，看大爆炸以后可能产生的东西现在能不能发现。更准确地说应该是宇宙大爆炸发生形成粒子以后，稍后一段时间的状况，并非大爆炸的瞬间，和大爆炸的过程及性质都是两码事。媒体如果过度渲染，把它和大爆炸相提并论，不仅不准确，还可能由于误解让普通民众感到恐慌。
用铅的重离子对撞是欧洲大型强子对撞机的实验内容之一，今年上半年是用质子对质子对撞的实验，做了10个月，从11月、12月到明年1月是铅离子对撞，之后再回到质子对撞。实际上质子对撞是实验的主体，铅离子对撞是整体实验的一部分，并非实验内容的升级。
本版采写/本报记者 谢来
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