科学家创造出迄今温度最高密度最大核材料

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 02:19:22
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北京时间12月7日消息,欧洲大型强子对撞机(LHC)项目科学家通过使铅原子核迎头对撞,成功在实验室中创造出迄今温度最高、密度最大的核材料。

迷你版宇宙大爆炸

       工业炉窑的最高温度达一千度,不过,与粒子在接近光速的速度时相互撞击产生的温度相比,简直不值一提。12月2日,欧洲核子研究中心(CERN)实验室的科学家公布了大型强子对撞机实验的第一批结果。在这次实验中,铅原子核在17英里(约合27公里)长的环形隧道运行,接着迎面相撞,在数万亿度的高温条件下瞬间生成物质微粒。

      虽然铅原子核对撞产生的迷你火球稍纵即逝,但安放在附近的大型探测器仍能快速做出反应,分析向外流动的无数残骸粒子。法国巴黎综合理工学院的波尔克·威斯洛奇(Bolek Wyslouch)在欧洲核子研究中心的会议上发言时说:“这是人类迄今在实验室中创造的温度最高的核物质。”威斯洛奇是紧凑渺子线圈(CMS)任务小组的代表,该任务团队利用大型强子对撞机的一台巨型探测器去观察铅原子核相撞。

     欧洲核子研究中心第二台大型探测器ALICE任务团队代表尤根·舒克拉夫特(Juergen Schukraft)在这次讨论会上也表示:“我喜欢称之为‘迷你大爆炸’。”言下之意,大型强子对撞机的重离子高能对撞仅仅是迷你版本的宇宙大爆炸。宇宙便是诞生于发生在大约140亿年前的大爆炸。实际上,在能量密度和温度方面,大型强子对撞机实验产生的迷你火球的状况均类似于早期宇宙在大爆炸后瞬间的状况。

夸克—胶子等离子体

      在此之前,还从未有这么多的能量——这次实验是数百万亿电子伏特(简称TeV)——被故意存储于仅相当于几个质子大小的空间内。质子是每个原子核的基本组成部分,大小仅是原子本身的万分之一左右。加速器研究项目的科学家往往将电子伏特作为能量单位,因为这是电力加速生成的电子所获得的精确能量。

     当两个含有数百个质子和中子的铅原子核几乎迎头相撞,而且每个质子和中子的能量都达到1.4电子伏特时,那会发生什么事情?据物理学家介绍,当它们相撞和相互作用时,质子与中子会融化变成称为夸克和胶子的更为基本的组成部分。结果,就形成了由数百个相互间强烈作用的粒子构成的炽热液体——物理学家称之为“夸克—胶子等离子体”。

    今年初,美国布鲁克海文国家实验室相对论性重离子对撞机(RHIC)项目科学家公布了这台对撞机令金原子核撞击生成夸克—胶子等离子体的数据。据他们介绍,夸克—胶子等离子体的温度高达4万亿度,是有史以来在实验室中获得的最高温度。大型强子对撞机项目科学家尚未直接测量最新实验生成的夸克—胶子等离子体的温度。

动量平衡或被打破

      舒克拉夫特说,由于大型强子对撞机对撞实验的能量密度大概是相对论性重离子对撞机实验的三倍,生成的夸克—胶子等离子体温度自然也会更高。接下来几周,科学家将在多份科学期刊上详细描述大型强子对撞机重离子对撞实验结果。负责操作大型强子对撞机第三台探测器ATLAS的科学家报告称他们观测到对撞实验出现了巨大喷流。

    一束喷流是强大的圆锥形能量,在对撞不久后以飞行粒子的形式从火球中出现。科学家认为,如果强大喷流从一侧喷射而出,另一侧应该也有互补喷流以达到动量平衡。然而,在许多对撞事件中,科学家仅观测到一束喷流。在即将刊登于《物理评论快报》杂志的论文中,ATLAS项目科学家会详细描述铅原子核对撞实验中产生的喷流之间动量不平衡的首个例证。

      另一束消失不见的喷流究竟到哪里去了?ATLAS项目小组代表布莱恩·科尔在欧洲核子研究中心会议上发言时表示,夸克—胶子等离子体本身或许在向外运行时吸收了部分或全部喷流。这一过程并不一定要达到均衡。科尔在谈到两束铅离子如何迎头撞击时说:“两束喷流越迎面撞击,就越不对称。”

      ATLAS项目小组另一位科学家彼得·斯坦伯格(Peter Steinberg)说,科学家原本估计到部分喷流能量可能会被吸收,但对某些情况下喷流似乎完全被吸收的情况仍感到十分吃惊。科学家希望,可以利用两束喷流外形不对称来理解在实验室中创造的最稠密物质的前所未见的特性。


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北京时间12月7日消息,欧洲大型强子对撞机(LHC)项目科学家通过使铅原子核迎头对撞,成功在实验室中创造出迄今温度最高、密度最大的核材料。

迷你版宇宙大爆炸

       工业炉窑的最高温度达一千度,不过,与粒子在接近光速的速度时相互撞击产生的温度相比,简直不值一提。12月2日,欧洲核子研究中心(CERN)实验室的科学家公布了大型强子对撞机实验的第一批结果。在这次实验中,铅原子核在17英里(约合27公里)长的环形隧道运行,接着迎面相撞,在数万亿度的高温条件下瞬间生成物质微粒。

      虽然铅原子核对撞产生的迷你火球稍纵即逝,但安放在附近的大型探测器仍能快速做出反应,分析向外流动的无数残骸粒子。法国巴黎综合理工学院的波尔克·威斯洛奇(Bolek Wyslouch)在欧洲核子研究中心的会议上发言时说:“这是人类迄今在实验室中创造的温度最高的核物质。”威斯洛奇是紧凑渺子线圈(CMS)任务小组的代表,该任务团队利用大型强子对撞机的一台巨型探测器去观察铅原子核相撞。

     欧洲核子研究中心第二台大型探测器ALICE任务团队代表尤根·舒克拉夫特(Juergen Schukraft)在这次讨论会上也表示:“我喜欢称之为‘迷你大爆炸’。”言下之意,大型强子对撞机的重离子高能对撞仅仅是迷你版本的宇宙大爆炸。宇宙便是诞生于发生在大约140亿年前的大爆炸。实际上,在能量密度和温度方面,大型强子对撞机实验产生的迷你火球的状况均类似于早期宇宙在大爆炸后瞬间的状况。

夸克—胶子等离子体

      在此之前,还从未有这么多的能量——这次实验是数百万亿电子伏特(简称TeV)——被故意存储于仅相当于几个质子大小的空间内。质子是每个原子核的基本组成部分,大小仅是原子本身的万分之一左右。加速器研究项目的科学家往往将电子伏特作为能量单位,因为这是电力加速生成的电子所获得的精确能量。

     当两个含有数百个质子和中子的铅原子核几乎迎头相撞,而且每个质子和中子的能量都达到1.4电子伏特时,那会发生什么事情?据物理学家介绍,当它们相撞和相互作用时,质子与中子会融化变成称为夸克和胶子的更为基本的组成部分。结果,就形成了由数百个相互间强烈作用的粒子构成的炽热液体——物理学家称之为“夸克—胶子等离子体”。

    今年初,美国布鲁克海文国家实验室相对论性重离子对撞机(RHIC)项目科学家公布了这台对撞机令金原子核撞击生成夸克—胶子等离子体的数据。据他们介绍,夸克—胶子等离子体的温度高达4万亿度,是有史以来在实验室中获得的最高温度。大型强子对撞机项目科学家尚未直接测量最新实验生成的夸克—胶子等离子体的温度。

动量平衡或被打破

      舒克拉夫特说,由于大型强子对撞机对撞实验的能量密度大概是相对论性重离子对撞机实验的三倍,生成的夸克—胶子等离子体温度自然也会更高。接下来几周,科学家将在多份科学期刊上详细描述大型强子对撞机重离子对撞实验结果。负责操作大型强子对撞机第三台探测器ATLAS的科学家报告称他们观测到对撞实验出现了巨大喷流。

    一束喷流是强大的圆锥形能量,在对撞不久后以飞行粒子的形式从火球中出现。科学家认为,如果强大喷流从一侧喷射而出,另一侧应该也有互补喷流以达到动量平衡。然而,在许多对撞事件中,科学家仅观测到一束喷流。在即将刊登于《物理评论快报》杂志的论文中,ATLAS项目科学家会详细描述铅原子核对撞实验中产生的喷流之间动量不平衡的首个例证。

      另一束消失不见的喷流究竟到哪里去了?ATLAS项目小组代表布莱恩·科尔在欧洲核子研究中心会议上发言时表示,夸克—胶子等离子体本身或许在向外运行时吸收了部分或全部喷流。这一过程并不一定要达到均衡。科尔在谈到两束铅离子如何迎头撞击时说:“两束喷流越迎面撞击,就越不对称。”

      ATLAS项目小组另一位科学家彼得·斯坦伯格(Peter Steinberg)说,科学家原本估计到部分喷流能量可能会被吸收,但对某些情况下喷流似乎完全被吸收的情况仍感到十分吃惊。科学家希望,可以利用两束喷流外形不对称来理解在实验室中创造的最稠密物质的前所未见的特性。


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夏沐 发表于 2010-12-8 22:57


    纠正一个小错误,现有的钨合金,高温陶瓷的烧结炉子,都是1千多度的,先进的接近到了2000度的程度。要是你拿个1千度的炉子来用,都不好意思说这是工业用的。
重点不在1千多度这里
啊~!!好牛逼啊~小白兔啥时候可以成为全球的基础科学学研究中心涅
这个温度怎么测的,上亿万度,有这种测量工具吗。
还有 上万亿度的温度,这些热量去哪儿了?实验室能容的下?
因该是把动能换算成内能
回复 5# 乱七八糟


    光谱测量?
光谱测量?
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也就是说现在科学家对温度的本质已经了解了,可以这样理解吗?
只能光谱测温,或者干脆是算出来的温度
如果算出来的那么应该是对温度本质很了解吧,要不怎么算呢?
温度就是物质分子(或原子、离子)无规则振动的等效说法
振动速度越大,温度越高,这个有严格的数学关系的
反过来,不能直接测量的温度,只有靠测量无规振动平均速率能测量,当然,较低的温度(如几千或几万度)也可以测量黑体光谱的峰值得到,这里也有公式的
天天上班 发表于 2010-12-9 16:56
没算过,估计几万亿度的光谱已经到X射线甚至γ射线的波段了吧,测量有难度
我这里烧陶瓷的炉子都1000多度了
上万亿度的温度宇宙中存在吗?温度没有上限吗?如果存在上万亿度那它的载体又是什么?什么都靠推理,现实中存在吗?现实中如果不存在上亿万度那你的理论又有什么意义?理论不是从现实中来的吗?
乱七八糟 发表于 2010-12-10 10:50

你不知道不代表不存在
回复 15# 乱七八糟


LHC对撞的一个目的在于探究大爆炸理论---小空间,大能量的情形
这样的条件正好在LHC粒子对撞点可以近似模拟
你不知道不代表不存在
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科学家应该知道吧,搞研究的应该知道吧,太阳核心处温度还不到两千万度,宇宙大多又是恒星啥的,很难想象上万亿度是个什么样的存在,这个可比太阳核心处温度高了接近5万倍,科学家真的发现过这种温度?表示怀疑!首先你这么高的温度,什么物质能够承载?都靠算吗?你理论在牛也需要现实佐证吧?
LHC对撞的一个目的在于探究大爆炸理论---小空间,大能量的情形
这样的条件正好在LHC粒子对撞点可以近似模拟
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谢谢答疑!我想的是如果宇宙中就没有达到过这个温度,或者说现在在宇宙中没有发现过这么高温度的存在,那么他们所推测的温度应该现在只是理论值吧,宇宙大爆炸是不是这么高的温度也只是推测而已吧,因为上亿度的温度产生时会不会发生新的变化谁也不知道吧,现在的理论在真正产生上亿度的情况下是不是还适应应该也是个问题吧。就像牛顿第二定理有其适应范围道理应该是一致的吧。
大能量的情形
这样的条件正好在LHC粒子对撞点可以近似模拟
问题是它这个上万亿度的温度是推理出来的,不是真实的温度。
laomao0000 发表于 2010-12-10 10:11

人家已经给出了温度的本质了,回帖不好好看的么。。。
人家已经给出了温度的本质了,回帖不好好看的么。。。
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我好好看了,理论有其适应范围,他的这个理论在上万亿度时是否成立表示怀疑,任何现象的存在必然有其条件,如果宇宙中根本就不存在这个条件,你的理论再强大,这种上万亿度的温度也只是存在于你的理论当中,现实中未必会存在。
理论是解释现实的,像万有引力,你可以说在科学家已知的范围内都是有效的,相对论你可以说可能是完全正确的,但科学家要一步一步的去证实,也可能是有其适应范围的。文中说的上万亿度的温度,既然是推理出来的,现实中如果迄今为止在宇宙中并未发现过上万亿度的现实例子,那么你可以说这个温度是可能存在的,但你不能说这个温度是必然存在的。
乱七八糟 发表于 2010-12-10 14:11
请问什么才是真实的温度呢?温度计量的,只是热膨胀公式推理出来的数值,用手摸的,只是肉体传感器从电信号转化为大脑主观的感觉
请问什么才是真实的温度呢?温度计量的,只是热膨胀公式推理出来的数值,用手摸的,只是肉体传感器从电信号转化为大脑主观的感觉
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对呀,你说的那个理论是不是温度的本质呢?有没有它的适应范围呢?一个比太阳核心温度还高好几万倍的温度真的在宇宙中存在吗?这些难道不是科学家需要发现证明的吗?根据温度在一定范围内的规律推测出到上万亿度的时候也是这样运行的,难道不值得怀疑吗?如果上万亿度在宇宙中根本就不曾存在过,那宇宙大爆炸理论不就更值得怀疑?
乱七八糟 发表于 2010-12-10 15:36


    温度的本质就是无规则热运动。作为一个定义,看不出有什么需要证明的地方。
动量不平衡
呃这个非常惊人{:3_85:}
温度的本质就是无规则热运动。作为一个定义,看不出有什么需要证明的地方。
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这个定义必然在现有的能达到的温度中是适应的,但在更高的温度中是否适应表示怀疑。既然科学家说达到了上万亿度的温度,现在宇宙中应该能找到例子吗?人类的认识不就是根据现象,推测其本质嘛,然后再根据推测出来的理论用现实情况来佐证,对吧?这个温度的定义应该也是这个思维吧。既然理论是源自现象,那这个理论是否是真理有待确定吧?或者它在一定范围内是对的,但超出这个范围就是错的也未必不会发生吧?
乱七八糟 发表于 2010-12-10 15:55


    那你见过10^1000的东西吗?你咋不怀疑10^1000是个整数呢?
那你见过10的东西吗?你咋不怀疑10^1000是个整数呢?
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不一样,试验中的4万亿度的温度如果要存在是必须要有存在的条件,数字是抽象的,你可以无限大,但温度是现实的,不是抽象的,不可能无限高,它是“现实存在”的。你可以说无限大的一个数字,但不能说存在这么一个无限大数字所对应的温度,这个是需要证明的,或者说在未证明前是可以怀疑的。
或者这么说,比如宇宙中的物质如果哪天证明了,在xx温度的时候就会出现xx现象,现在宇宙最高温度可能只能到xx度,我想这个也是有可能的。那原先的理论系统在高于xx温度的时候是不是适应不清楚,但是关键的是宇宙中不会出现高于xx温度的现象。这个高于xx温度的现象才是本质的,因为文中提到了达到4万亿的温度,宇宙中有条件实现吗?
回复 31# 乱七八糟


温度为什么不能是抽象的?
温度为什么不能是抽象的?
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温度是实实在在存在的,是宇宙的组成部分。数字是抽象出来的,是需要赋予它意义的,比如你可以说一个人,一吨水,等等,这里边一是抽象的,人和水是现实存在的。文中4万亿的温度中4万亿是抽象的,温度是实实在在的存在的,4万亿描写了温度的一个度,但现实中存不存在这个4万亿度就是另外一个问题了。
怎么没人关心原子被撞出什么微粒,这些微粒是怎么变化的


噗!LS某位是教主么?那么诡异的理论……

各位物理学家见到估计不知道怎么说……

真以为一定要造个特牛逼的温度计出来然后让你看到上面的读书时几亿几千万几百万几十万几万几千几百几十几度么?


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为啥我俺的第一印象就是 谢尔顿.库珀 博士坐在他的专用沙发上说。。。:“两束喷流越迎面撞击,就越不对称,这个现象是弦理论的一个有力证据。” 另外,俺也觉得这个温度一应该是用动能或者观察到的动量算出来的。

为啥我俺的第一印象就是 谢尔顿.库珀 博士坐在他的专用沙发上说。。。:“两束喷流越迎面撞击,就越不对称,这个现象是弦理论的一个有力证据。” 另外,俺也觉得这个温度一应该是用动能或者观察到的动量算出来的。
乱七八糟 发表于 2010-12-10 16:35
人家都已经撞出这么高的温度了,某人还质疑这温度是否有意义。所谓高温,无非几个原子强烈振动而已,也就是只有几个原子达到了这样的高温,当然不需要容器啥的来承载。估计就是这样几个原子碰到身上(当然就这几个原子,不包括其它东西),你也不会感觉到一丁点热,非得用焦耳来衡量的话,那小的不知道有多小了。
动量不平衡了,很有趣