这是一种新的物理问题,它与爱因斯坦的理论预言不谋而合,再次致敬这位伟大的科学家!
这个问题描述了在世界上最大的粒子加速器中,当粒子没有碰撞而是错过时,会发生什么奇怪的现象?亦或者是否会诞生一种奇怪的物质状态,它会不会就潜伏在世界上最大的原子加速器中呢?
据了解,该神秘物质形式也是爱因斯坦狭义相对论所预言的一种,最新研究或许将有希望缩小神秘物质的范围。经过十多年的研究,世界上最大的粒子对撞机的科学家们相信他们即将找到这个神秘物质的存在。研究人员并没有像以往一样在以接近光速撞击在一起的粒子爆炸后的内部进行研究。相反,大型强子对撞机(LHC)的物理学家们正在寻找失踪的物质,这种物质被称为彩色玻璃冷凝物,也就是所谓的神秘的物质。
LHC(Large Hadron Collider)是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器,它是一种将质子加速对撞的高能物理设备,深埋在法国和瑞士边境附近地下100米,直径长达27公里。由40个国家建造,其中有来自大约80个国家的7000名科学家和工程师,组成了一个空前强大的团队,共同研究世界高能物理的奇异现象!
科学家表示,在描述亚原子粒子动物园的标准物理模型中,宇宙中98%的可见物质是由称为胶子的基本粒子结合在一起的。这些粒子负责将夸克粘合在一起形成质子和中子的力量。当质子加速到接近光速时,一种奇怪的现象发生了:它们内部胶子的浓度急剧上升。
神秘物质的由来
堪萨斯大学(University of Kansas)物理学和天文学副教授丹尼尔塔皮亚高基(Daniel Tapia Takaki)说,“在这些情况下,胶子分裂成一对能量较低的胶子,这样的胶子随后会分裂,以此类推。最终在某一时刻,质子内部胶子的分裂达到极限,此时胶子的增殖停止增加。这种状态就被称为彩色玻璃冷凝物,目前来说是一种假想的物质,被认为存在于高能质子和重原子核中。”
根据布鲁克海文国家实验室的研究,这种彩色玻璃冷凝物可以解释物理学中许多未解之谜,比如高能碰撞中粒子是如何形成的,或者粒子中物质是如何分布的。然而,科学家们几十年来一直未能证实它的存在。直到在2000年,布鲁克海文相对论重离子对撞机的物理学家发现了彩色玻璃冷凝物可能存在的第一个迹象。
据研究人员表示,当实验室将失去电子的金原子撞在一起时,他们在碰撞后流出的粒子中发现了一种奇怪的信号,这表明这些原子的质子已经被胶子塞满了,并开始形成彩色玻璃冷凝物。在大型强子对撞机上进行的重离子碰撞实验也得到了类似的结果。然而,在亚原子粒子剧烈爆炸之前,以相对论速度将质子对撞在一起只能让人短暂地看到质子内部,并不能让科学家能够充分地研究到具体的现象,因此探测质子内部需要一种更温和的方法。
然后这些方法还需要进一步的研究,它涉及到更多细节。比如当带电粒子(如质子)加速到高速时,它们会产生强大的电磁场,并以光子或光粒子的形式释放能量。这些能量溢出曾被认为是粒子加速器的副作用,但物理学家已经学会了利用这些高能光子的新方法。如果质子在加速器中以接近光速地速度运行,它们释放出的光子风暴可能导致质子对光子的碰撞。这些所谓的超外围碰撞是理解高能质子内部工作原理的关键。
但是据最新消息,塔皮亚·高木(Tapia Takaki)和一个由科学家组成的国际合作组织已经正在使用这种方法来追踪这种难以捉摸的彩色玻璃冷凝物。研究人员在《欧洲物理杂志c》(European Physical Journal c) 上发表了他们的早期研究结果。这是该团队首次能够间接测量四种不同能量水平下胶子的密度。在最高水平上,他们发现有证据表明彩色玻璃冷凝物刚刚开始形成。虽然结果令人激动人心,但是仍然存在很多疑问,直至目前,彩色玻璃冷凝物的存在仍然是一个难以捉摸的谜!
而且有消息透露,2019年8月1日,大型强子对撞机(LHC)的下一代“继任者”——高亮度大型强子对撞机项目的升级工作正在进行,亮度将提升5到10倍,彩色玻璃冷凝物或许离我们不再遥远!
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