一個(gè)國(guó)際研究小組利用美國(guó)相對(duì)論重離子對(duì)撞加速器（RHIC）,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下創(chuàng)造出了超出太陽(yáng)中心溫度25萬(wàn)倍，約達(dá)4萬(wàn)億攝氏度的超高溫度。該項(xiàng)研究為模擬宇宙大爆炸后的情形、探索宇宙成因提供了重要線索。

　　科學(xué)家們認(rèn)為，在宇宙大爆炸之后的數(shù)十萬(wàn)分之一秒內(nèi)，宇宙中充滿了夸克?膠子等離子體物質(zhì)（亦稱夸克湯）。之后宇宙逐漸冷卻，夸克和膠子等逐漸凝縮成為質(zhì)子和中子，直至創(chuàng)造出了現(xiàn)在形成宇宙的物質(zhì)，即原子核、原子以及由原子核與原子積聚起來(lái)的恒星行星。通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬演算，實(shí)現(xiàn)夸克?膠子等離子體所需要的溫度約為2萬(wàn)億攝氏度?？茖W(xué)家推測(cè)，可通過(guò)人為方法制造出使質(zhì)子和中子熔化形成夸克?膠子等離子體超高溫狀態(tài)。

　　研究小組利用美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的RHIC讓接近光速運(yùn)動(dòng)的金離子進(jìn)行對(duì)撞，夸克和膠子形成了高溫、高密度的零黏性“完全液體”，即為夸克?膠子等離子體。通過(guò)計(jì)算后，研究人員確認(rèn)撞擊形成的超高溫夸克?膠子等離子體“湯”溫度達(dá)到4萬(wàn)億攝氏度，這也是到目前為止在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的最高溫度。

　　撞擊初期產(chǎn)生的光粒子，即光子，從高溫物質(zhì)放射出熱量，也稱為熱光子。熱光子通過(guò)周圍的高密度物質(zhì)向外部均勻釋放。其產(chǎn)生量和能量分布反映出撞擊初期的溫度和其后的時(shí)間發(fā)展，因此，測(cè)定熱光子就能夠直接測(cè)定出撞擊后的溫度。但是，金離子對(duì)撞每次可產(chǎn)生數(shù)千個(gè)粒子，很多粒子瞬間崩潰成光子，其中噪音光子的產(chǎn)生量約為熱光子產(chǎn)生量的10倍，由于沒(méi)有直接區(qū)別噪音光子和熱光子的方法，熱光子隱藏在噪音光子中，使得測(cè)定熱光子極為困難。

　　研究小組利用電子和其反粒子正電子的變換，分離出熱光子和噪音光子。通過(guò)測(cè)定電子?正電子對(duì)，并根據(jù)愛(ài)因斯坦著名的質(zhì)量能量關(guān)系公式E=mc2計(jì)算出光子轉(zhuǎn)換電子?正電子對(duì)的比率，研究小組成功測(cè)定出熱光子的產(chǎn)生量和能量分布，并將結(jié)果同理論預(yù)測(cè)進(jìn)行比較，推斷出撞擊獲得的高溫物質(zhì)溫度約為4萬(wàn)億攝氏度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)向夸克?膠子等離子體過(guò)渡所需的約2萬(wàn)億攝氏度。

　　該研究成果使RHIC生成夸克?膠子等離子體的研究更加深入，使測(cè)定初期溫度、黏性等物質(zhì)基本屬性的結(jié)果更為精密。此項(xiàng)研究不僅有助于進(jìn)一步了解宇宙初生時(shí)期的狀態(tài)，還可解讀基本粒子的強(qiáng)相互作用以及描述這一作用的“量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）”理論。

　　該研究成果發(fā)表在2月15日美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上，并刊載于近期的美國(guó)《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》上。