2020-09-25 05:10:59

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现在有论文称在RHIC发现QGP(quark-gluon plasma)也就是夸克-胶子等离子态物质的存在但是这种物质真的存在么?若QGP真的存在具体又是一个怎样的物理图景呢?

QGP也就是一种大型的核子融合状态,在这种状态下两个甚至多个核的边界消失,使他们融和在一起形成一个新的巨大的中间只有夸克和胶子的"核"。

基本信息

  • 中文名称

    夸克-胶子等离子态

  • 外文名称

    quark-gluon plasma (QGP)

  • 英文简称

    QGP

  • 状态

    大型的核子融合

折叠 编辑本段 定义

quark-gluon plasma (QGP)

折叠 编辑本段 发现

我们搞清楚了这个QGP是什么状态以后我们就要知道怎么找到这种物质。众所周知,核内部的作用力是非常强的。那么我们怎么打开核这个又小又坚硬的核桃壳呢?我们从宇宙的历史(Big bang 模型)中知道,宇宙最开始是一个质量无限大,体积无限小,没有空间没有时间的一个极点,它突然发生了一次大爆炸,产生了大量的热、光、物质,并向四周膨胀开来,从此有了时间和空间。随着时间推移高温的物质冷却下来产生了核子例如夸克和胶子然后进一步冷却下来产生了质子、中子和电子,再后来就产生了原子,分子。从这里我们可以看出QGP的存在是有可能的,在和自产生以前的高温高能状态中的物质就极有可能存在QGP物质。由此我们可以得出一个初步的假设,要制造出QGP物质就得创造出类似宇宙初期的高温高压状态。那么要制造QGP物质我们有两个方法:一个是加热;一个是加压。核是很小的我们不可能给它找个炉子加热它,即使我们有也达不到所需要的温度(大概是几千度)。而我们也找不到一个压缩机能提供这样大的压强给我们的核。那么我们该怎么办呢?

对了,就是用碰撞的方法,碰撞相当于加压,给予原子以极大的压力,同时碰撞也相当于加热。这样我们需要的两个条件就都满足了,这样的话我们就"有可能"可以产生出理论假设中的QGP物质。

但是碰撞也不是很容易的。碰撞所需的粒子的速度极大,这就需要能量极大的粒子加速器。目前世界上最大的两个粒子加速器是在美国的RHIC和在瑞士、法国边界上面的CERN和LHC两个加速器。但是最大的似乎也不符合我们的要求。

折叠 编辑本段 方法

我们有了方法,同时又有了问题。我们假定加速器的能量足够大,能够产生QGP物质,我们也有一个问题就是如何检测到它的存在呢?我们不能使用显微镜,原子核实在是太小了;我们不能使用电磁的方法去探测它,粒子具有不可测量性,任何的电磁仪器去主动测量它的话,粒子本身也会发生变化……总之我们不能使用任何的主动性的测量方法来寻找它的存在。

那么怎么办呢?我们如果不能找到任何证据证明它的存在的话,我们以前做的工作也就毫无意义了。那么问题到底在哪里呢?

折叠 编辑本段 过程

让我们再看一下宇宙的形成过程吧。宇宙在形成这些物质的同时自身的温度也在不断的降低,形成了质子、中子和电子,在这个过程中,宇宙自身在不断的向外发射宇宙射线。对了,射线,这正是我们需要的。我们不需要去探测它的存在,我们只需要在它们碰撞后测量这些物质是不是放出了只有QGP形成时才会放射出的物质和射线就可以了!这个过程就像我们拿刚刚做好的金属去淬火一样,淬火会放出大量的水蒸气,我们看见那么多的水蒸气就知道是淬火了。

在RHIC物理中证明QGP物质存在的证据需要以下四个方面:J/Ψ抑制、奇异粒子的增加、发现轻子和光子和喷射淬火现象。可见喷射淬火对证明QGP物质存在具有相当大的意义。

折叠 编辑本段 产生

这个方面的理论研究具有相当大的难度。但是这是怎么产生出来的呢?首先校对资料来源,然后吸收其中可取得部分,然后用计算机进行辅助更正最后形成物理图景。做出理论预言以后进行实验,看实验结果是不是与理论预言在一定误差范围内。研究的方法是很重要的。

当然了,这只是物理上对可能的物质的存在的证明提出的一种可能的方法。最先好像是由美国的一个教授提出的,但是他的理论在1984年提出来以后后来被证明不合理。后来物理学院的Enke Wang教授和另一名教授提出了新的看法,改进了这个学说,也就大致形成了我上面所写的那些理论。

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