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粒子加速器產生世界上“最完美的液體”(圖)

來源:搜狐科學       更新時間:2012-1-19 12:26:50
 
夸克-膠子等離子體的模擬圖 夸克-膠子等離子體的模擬圖

  【搜狐科學消息】據國外媒體1月18日報道,酷熱的夸克-膠子等離子體(quark-gluon-plasma)是在粒子加速器的重離子碰撞中產生的,被認為是世界上“最完美的液體”。以前的理論認為“液態”流體存在限制,維也納科技大學最近的研究結果表明,人們能夠打破這個限制,世界上“最完美的液體”就更完美了。

  流體如何成為液體?這是維也納科技大學的粒子物理學家一直在努力解決的一個問題。“最完美的液體”一點也不像水,而是在歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機重離子碰撞中產生的酷熱的夸克-膠子等離子體。維也納科技大學新的理論研究結果表明這種夸克-膠子等離子體甚至可能比以前的理論認為的粘性更少。該研究結果發表在最新一期的《物理評論快報》上。

  高粘度液體(如蜂蜜)很濃,有很強的粘性,而量子液體,如超流體氦,可以表現出極低的粘性。理論家在2004年聲稱,量子理論為流體的粘性提供了一個下限。來自弦理論的應用方法,熵密度最低的粘度比率預計為h/4π(普朗克常數h),甚至超流體氦遠遠超過這個臨界值。在2005年,測量結果表明,夸克-膠子等離子體粘度剛剛超過此界限。維也納科技大學理論物理研究所的杜米尼克•斯登尼德(Dominik Steineder)稱,這種低粘度的記錄仍然可以被打破。他與教授安東•瑞伯韓(Anton Rebhan)合作獲得這一顯著的成果。

  一個夸克-膠子等離子體的粘度不能直接計算出。它的行為如此復雜,因此不得不利用非常復雜的方法,安東•瑞伯韓說:“使用弦理論,夸克-膠子等離子體的量子場論可與高維黑洞的物理現象有關,所以我們正在利用弦理論解方程,然后把結果轉移到夸克- 膠子等離子體物理。” 以前建立的粘度下限以一個非常類似的的方式計算,然而,在這些計算中,等離子體被模式化為對稱的、各向同性的。安東•瑞伯韓說:“事實上,由粒子加速器中的碰撞產生的等離子體在開始不是各向同性的。這些粒子加速,并沿著一個特定方向相撞,因此產生的等離子體顯示不同的特性。

  維也納科技大學物理學家發現了一種方法,可在他們的方程中包括各向異性,粘度的限制也可以在這種新模式中打破。杜米尼克•斯登尼德解釋說:“粘度取決于其它一些物理參數,但它可以比以前被認為的絕對下界的數量少。” 歐洲核子研究中心正在進行的夸克-膠子實驗將為測試新的理論預測提供機會。(尚力)

(責任編輯:羅園)
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