大型強子對撞機實驗產生全新物質

一個質子與鉛的原子核發生撞擊，Alice探測器中產生一個粒子群。

在大型強子對撞機中進行的實驗產生了一種全新的物質。

　　北京時間11月29日消息，據國外媒體報道，美國麻省理工學院科學家近日通過大型強子對撞機實驗取得了一項重大研究成果，一種全新的物質在他們的實驗中產生，該研究成果對于現代原子物理學的發展具有重要意義。

　　研究人員介紹說，“大型強子對撞機中質子與鉛離子的高速撞擊會讓兩者的內部粒子產生意外的運動，從而產生新的東西。” 麻省理工學院發布的研究報告將這種產生的可能新物質稱為“彩色玻璃濃縮物”。

　　當粒子束以高速相互撞擊的時候，會產生幾百種新形態的粒子，其中的絕大多數會以光速飛離撞擊發生點。不過，緊湊型μ子螺旋型磁譜儀團隊卻從200萬個鉛質子中觀測到，有一些粒子的飛離方向卻存在著一定關聯性。麻省理工學院物理學家鞏特爾-羅蘭德表示，有一些粒子的飛行方向甚至完全一致，這讓科學家十分驚訝。科學家懷疑這些粒子究竟是如何和對方“溝通”自己的方向的。鞏特爾-羅蘭德教授與萊斯大學的助理教授李偉(Wei Li)共同完成了撞擊數據的研究工作。一篇描述本次令人驚訝發現的學術論文將會在不久之后發表于《物理學評論B》雜志上。

　　麻省理工學院研究人員在兩年前就發現了一些粒子運動方向有明顯差異的現象。這種具有明顯差異性的飛行現象曾經發生在鉛離子和其他一些重金屬離子身上，諸如金和銅。這些重金屬離子在撞擊過程中會產生一種被稱為“夸克膠子等離子體”物質，這是一種在宇宙大爆炸發生后幾百萬分之一秒內出現的粒子形態。

　　在強子對撞機中，這種夸克膠子等離子體導致了一些粒子會向相同的方向運動。這次的研究成果中還證實了這樣一個現象：質子相互撞擊還會產生一種被稱為“彩色玻璃濃縮物”的液狀物波膠子。布魯克海文國家實驗室高級科學家拉杜-溫格帕蘭說，“這群密集的膠子之間還會產生一些不同尋常的碰撞現象。”拉杜-溫格帕蘭并沒有參與這次的研究，但他之前在該領域有過一些研究成果。溫格帕蘭與他之前的學生凱文-達斯令在質子對撞中粒子相關運動現象出現之前已經證明了類似“彩色玻璃濃縮物”物質的存在。

　　質子在常規能量等級下由三個夸克構成，但是在更高能量等級下則會獲得一個附帶的膠子群。這些膠子以粒子和波狀形態存在，而且他們的波狀運動互相之間可以協同。量子纏繞原理可以解釋為什么這些粒子在從撞擊點向外運動的過程中可以擁有共同的飛行路徑。這種協同是一種非常微弱的效果，但是對于一些非常基礎的關于夸克與膠子在質子內部的排列方式卻至關重要。

　　羅蘭德表示，“我們并不期望夸克膠子等離子體能夠與鉛質子碰撞產生反應，但這是一種具有參照性的運動方式，在這種參照性的運動中你可以研究鉛質子的碰撞過程。這種運動只會持續大約4個小時，大型強子對撞機還將在接下來幾周內繼續進行鉛質子對撞實驗，以此來搜集更多的數據從而確定在撞擊中是不是真的會產生一種液體形態。”