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(2025-10-12 10:27:15)
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物理学家正在揭开什么时候大自然最强大的力动摇
强大的核力可能会在一个特殊的“临界点” 突然的放松它抓在构成物质的基本粒子上——研究人员现在正在获得一个当那个点达到了时的更清晰的图片
新科学家 By
10 October 2025
相对论重离子对撞机上的STAR探测器。BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY
我们正在越来越接近理解当强核力放松它的抓在物质的最基本成分上的时间，让粒子内的夸克和胶子突然的变成一个热粒子汤。
温度和压力有一个特殊的组合其中水的所有三个相——液体、冰和蒸汽——同时的存在。几十年来，研究人员一直在寻找被强核力管理的物质的一个类似“临界点”，强核力将夸克和胶子结合成质子和中子。
在粒子对撞机中粉碎离子能创造一种状态，在哪里强力崩溃并允许夸克和胶子来形成一种汤的“夸克胶子等离子体”。但是否这一转变被一个关键点先导仍然模糊的。加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的董鑫（Xin Dong）和他的同事们现在已经更接近澄清这一点。
他们分析了两个高能金离子在纽约州布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上碰撞产生的粒子的数量和分布。董说，他们实际上是在试图创建夸克和胶子的相图，这是一个显示在不同条件下，在强大的力下可以形成什么类型的物质的图。新的实验并没有非常确定地定下这张图上的临界点，但它大大减少了可能的区域。
密歇根州罕见同位素束设施的索伦森（Agnieszka Sorensen）说，相图有一个部分在那里物质逐渐的“融化”成等离子体，就像柜台上的黄油软化一样，但临界点与一个更突然的转变对齐，就像液态水中的冰块突然的出现一样。她没有参与这项工作。她说，新的实验不仅服务为这个点的地方的指南，还已经揭示哪些粒子属性可能提供它存在的最佳线索。
得克萨斯州休斯顿大学的拉提（Claudia Ratti）说，许多研究人员一直兴奋地期待这项新的分析，因为它产生了以前测量不能取得的一个精度，而且是在相图的一个理论计算臭名昭著难的地方部分中这样做了。她说，最近这个临界点位置的几个预测已经趋同，实验学家的挑战将是来分析对应这些预测甚至更低碰撞能量的数据。
董说，一个临界点的不含糊的检测将是一代人的突破。这部分是因为强力是物理学家怀疑有一个临界点的唯一基本力。此外，这种力在形成我们的宇宙中已经起了一个重要角色：它管理了大爆炸后创造的热和密物质的属性，并且它仍然专治中子星的结构。董说，一旦我们完成强力相图，像这个新的一样的对撞机实验可以帮助我们了解在这些异域的宇宙物体内部什么在进行。
期刊参考：Physical Review
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