夸克膠子等離子體「整體極化」理論獲證

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科技日報濟南8月3日電 (記者王延斌 通訊員車慧卿)宇宙在最初誕生的百萬分之幾秒內以「夸克膠子等離子體」的形式存在,這種類似「電漿」的狀態被認為是固體、液體、氣體之後的第四種物質形態。近日,我國科學家首次提出的夸克膠子等離子體「整體極化」理論,被美國布魯克海文實驗室重離子碰撞實驗證實,該實驗室RHIC-STAR國際合作組織發言人許長補教授認為,超流體中相對論量子「整體極化」的提出和被證實是近年來世界高能核物理領域裡的最重要突破。該實驗結果已作為封面文章發表在3日出版的《自然》雜誌上。

分子由原子構成,原子由電子和原子核組成,而原子核中的質子和中子由更細微的夸克通過強作用力組成,這種強作用力通過膠子傳遞。通常情況下,夸克被約束在中子、質子內,無法獨立存在。通過布魯克海文國家實驗室的相對論性重離子對撞機,科學家們讓兩個金原子核在接近光速下對撞,利用其對撞溫度比太陽表面溫度高出3億多倍的條件,釋放出夸克和膠子,從而獲得「夸克—膠子等離子體」。包括中國6個研究單位在內的14個國家約500名科學家參與了這項實驗計劃。

「整體極化」理論的提出者之一山東大學教授梁作堂告訴科技日報記者,兩個金核在「擦肩而過」式的碰撞(即非正面心對心碰撞)中會導致一系列效應,「整體極化」便是表現之一。就像月球在圍繞地球公轉的同時也在自轉一樣,碰撞產生的「電漿」狀夸克膠子等離子體在每秒實現1021自身轉速的同時,表現出一定的方向性,這種方向性類似於地球繞日公轉時表現出的傾角。2004年山東大學梁作堂教授和王新年教授在《物理評論快報》首次提出該理論,從而使世界高能核物理界少有地以中國科學家提出的「Global polarization」(整體極化)作為專用名詞來命名該現象。

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