上周,一台期待已久的粒子加速器正式投入运行,它揭开了利用实验室里前所未有的高能碰撞来粉碎原子核的序幕。物理学家们希望通过这样的碰撞来产生一类全新的物质,这种物质只曾出现于宇宙产生以后的百万之分一秒内。

  粒子物理学家们希望通过加热一种粘稠高温的基本粒子混合物(被称为夸克-胶子等离子体)来重新创造一个微型的早期宇宙。在今年的早些时候,位于日内瓦的欧洲加速器实验室(CERN)的研究人员们宣称,他们已经观察到了这种等离子体(Science210日)。现在,科学家们希望利用位于纽约厄普顿的相对论性重离子碰撞机(RHIC)来进一步核实CERN科学家们的宣称,并且对这种神秘物质的性质进行详细研究。

  普通的物质好比是一个里面有许多对华尔兹舞者的舞厅;而夸克-胶子等离子体则更像有许多青年人跳着劲舞的摇滚音乐会。在我们周围物质的内部,被称为夸克的粒子2个或3个结成一组,每一组都被一 一种称为胶子的粒子所笼罩。对于普通物质,正如同舞厅里的舞者一样,夸克或胶子都不是单独“跳舞”的。但是在夸克-胶子等离子体中,自由的夸克和胶子不论愿意与否,都彼此分离开来,并且按照它们各自最佳的“节奏”舞动。天体物理学家们相信,刚创生时的宇宙非常之热,直到它冷却了大约100亿摄氏度以前,它都是处于一种夸克-胶子等离子态。

  RHIC的科学家们想利用两个接近光速运动的原子核的相互碰撞来重现这一令人咋舌的高温。制造RHIC花费了9年的时间,它由两个回旋加速器组成。

  加速器的周长大约有4公里长,原子核在其中沿着相反的方向高速运动。这两个环形加速器有一个相交的地方,相交处的周围有四个巨大的探测器,离子就在探测器的中心处互相碰撞,碰撞以后产生的成千上万的粒子由探测器所收集。研究人员将分析这些各种各样的粒子从而推断前述的等离子体是否存在。

  在RHIC启动两天之后,即612日,研究人员们通过观察显示其中一个探测器内部活动情况的监视器,找到了两个金原子核相碰撞的证据。布鲁克海文的物理学家汤姆·鲁德拉姆(Tom Ludlam)说:在一篓那,粒子发生了剧烈的爆炸,毫无疑问,两个重离子碰在了一起。大家都欢呼雀跃起来。”"哥伦比亚大学的理论物理学家米克劳斯·吉拉斯(Miklos Gyulassy)说:“RHIC比先前的任何仪器都更能使物理学家们深入地洞见核物质内部,对于我而言,它就是核物理中的哈勃望远镜。”

  [ Science 20006]