相对论重离子对撞机的 STAR 探测器
布鲁克黑文国家实验室
我们越来越接近了解强核力何时松开对物质最基本成分的控制，让粒子内的夸克和胶子突然变成热粒子汤。
在一种特殊的温度和压力组合下，水的所有三相——液体、冰和蒸汽——同时存在。几十年来，研究人员一直在寻找强核力控制物质的类似“临界点”，它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可以产生一种强力分解的状态，并使夸克和胶子形成粘稠的“夸克-胶子等离子体”。但这种转变之前是否存在一个临界点仍不清楚。东鑫 加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的同事和他的同事现在已经距离解决这个问题更近了一步。
他们分析了纽约州布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机中两个高能金离子碰撞后产生的粒子的数量和分布。董说，他们实际上是在尝试创建夸克和胶子的相图——一张显示强力在不同情况下允许形成什么类型物质的图。新实验并没有非常确定地确定这张地图上的临界点，但它显着缩小了可能出现的区域。
阿格涅斯卡·索伦森 (Agnieszka Sorensen) 表示，在相图的一部分中，物质逐渐“融化”成等离子体，就像柜台上的黄油软化一样，但临界点会与更突然的转变一致，就像冰块突然出现在液态水中一样。 在密歇根州的稀有同位素束设施工作，他没有参与这项工作。她说，新实验不仅可以作为在哪里寻找这一点的指南，而且还揭示了哪些粒子特性可能提供其存在的最佳线索。
克劳迪娅·拉蒂 德克萨斯州休斯顿大学的研究人员表示，许多研究人员一直兴奋地期待着这种新的分析，因为它产生了以前的测量无法达到的精度，并且针对理论计算非常困难的相图部分做到了这一点。她说，最近，对临界点位置的几个预测已经收敛，实验学家面临的挑战将是分析与这些预测相对应的更低碰撞能量的数据。
董说，对关键点的明确检测将是一代人的突破。这部分是因为强大的力量是唯一的基本力量 物理学家怀疑有一个临界点。此外，这种力在塑造我们的宇宙方面发挥了重要作用：它控制着大爆炸后立即产生的热而致密的物质的特性，并且它仍然决定着中子星的结构。董说，一旦我们完成了强力相图，像新实验这样的对撞机实验可以帮助我们了解这些奇异宇宙物体内部发生的情况。
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