在早期宇宙中创造了微小的物质滴

研究人员创造了曾经充满早期宇宙的超热物质的微小液滴，形成了三种不同的形状和大小：圆形、椭圆形和三角形。

这项发表在今天的《自然物理学》杂志上的研究源于一个国际科学家团队的工作，专注于被称为夸克-胶子等离子体的液体物质。物理学家认为，在BIGBANG之后的最初几微秒，这种物质充满了整个宇宙，宇宙仍然太热，无法让粒子聚集在一起形成原子。

CU Boulder的Jamie Nagle教授和他的同事使用纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的大型对撞机在一个名为PHENIX的实验中重建了等离子体。在一系列测试中，研究人员将质子和中子包的不同组合粉碎成更大的原子核。

他们发现，通过仔细控制条件，他们可以产生夸克-胶子等离子体的液滴，这些液滴膨胀形成三种不同的几何图案。

“我们的实验结果使我们更接近于回答早期宇宙物质的最小可能量的问题，”Nagle说。

来自CU Boulder和Vanderbilt大学的研究人员领导了PHENIX实验的数据分析。

2000年，科学家们在布鲁克海文的相对论重离子对撞机(RHIC)上首次开始研究这种物质。它们一起撞击金原子的重核，产生数万亿摄氏度的高温。在由此产生的沸腾中，夸克和胶子(构成所有质子和中子的亚原子粒子)脱离原子链，几乎自由流动。

几年后，另一组研究人员报告说，他们似乎创造了一种夸克-胶子等离子体。他们不是让两个原子撞在一起，而是让两个质子撞在一起。

这令人惊讶，因为大多数科学家认为，单个质子无法提供足够的能量来制造任何可能像流体一样流动的物质。

Nagle和他的同事在2014年设计了一种方法来测试结果：如果这样微小的液滴表现得像液体，那么它们应该保持形状。

正如他所解释的，“想象你有两个液滴在真空中膨胀。如果这两个水滴真的靠得很近，那么当它们向外膨胀时，就会互相碰撞，互相推挤。这就是创造出来的模式。”

换句话说，如果你把两块石头扔进一个靠得很近的池塘，这些撞击产生的波纹会流向彼此，形成一个类似椭圆的图案。Nagle和Romatschke认为，如果你把质子-中子对(称为氘)砸成更大的东西，那么情况也是如此。类似地，质子-质子-中子三元组，也称为氦-3原子，可能会扩展成类似三角形的东西。

这是PHENIX实验发现的：氘碰撞形成一个短暂而持久的椭圆，氦-3原子形成一个三角形，单个质子爆炸成一个圆形。

研究人员表示，研究结果可以帮助理论家更好地理解宇宙中原始的夸克-胶子等离子体如何在毫秒内冷却，从而产生第一个存在的原子。

这项新的研究包括来自65个机构的合作者。来自科罗拉多大学博尔德分校的合著者包括博士后研究人员罗恩贝尔蒙特和达伦迈克格林希以及研究生哈维尔奥约拉-科普，他们都是物理学家。

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