作者：埃裡克·漢德
物理學家們已經測量了地球上最熱火球內部的溫度，這是一個四萬億度的熔化質子和中子的混合體。
這種亞原子粒子湯，是在紐約州阿普頓布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機（RHIC）中金核碰撞產生的，正在產生其他引人入勝的發現。其中最主要的是湯中微小氣泡的證據，這可能有助於解釋一個基本的不對稱性：如果大爆炸以相等的比例創造了物質和反物質，為什麼物質在稍後勝出？
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布魯克海文理論物理學家德米特里·哈爾澤夫說：“這種不對稱性對我們的存在至關重要。”他在1998年提出的關於氣泡存在的理論現在正在得到驗證。他和其他科學家於2月15日在華盛頓特區舉行的美國物理學會會議上公佈了這些結果。
五年前，RHIC科學家宣佈，他們已經開始瞭解他們的機器中透過撞擊金核產生的熔化質子和中子的混合物，這是一個周長近4公里的對撞環。原子核由強子組成——強子是質子和中子等粒子——而強子又由緊密結合的夸克和膠子組成。在200吉電子伏特的能量下碰撞在一起，金核將其組成粒子釋放到“夸克-膠子等離子體”中。2005年，RHIC科學家發現，它的行為就像一種完美的液體，粒子可以無摩擦地相互滑過（參見《早期宇宙是液體》）。
熱湯
但他們現在才成功測量出它的溫度，這種溫度可能比超新星的核心熱40倍，並將於即將出版的《物理評論快報》上報道。物理學家芭芭拉·雅克說：“我們不能直接把溫度計插進去。”她是RHIC一臺儀器的發言人，該儀器測量了發射的伽馬射線的能量，以此作為難以置信的峰值溫度的替代指標。
夸克-膠子等離子體中的條件是“大爆炸”後僅百萬分之一秒瞬間的模型，當時各種力和粒子正在快速序列中湧現。等離子體中的氣泡為了解宇宙歷史中更早時刻可能發生的事情提供了線索，當時必須發生一些根本性的事情才能使反物質消失。
其中一件事情是，一個特定的守恆定律——即在粒子相互作用或衰變中，組成亞粒子的數量是守恆的——不知何故被違反了。RHIC科學家表示，膠子扭曲、短暫的渦旋中缺乏對稱性可能指向一種長期尋求的違反這種守恆的機制。
哈爾澤夫認為夸克-膠子等離子體中的氣泡還有另一個用途。他說，它們可以解釋宇宙星系的磁場，這些磁場太大了，以至於目前的理論無法解釋。他說，當微小氣泡消散時，它們會產生殘餘磁場；這種機制應用於早期宇宙，可以產生巨大的磁場。他更具挑釁性地提出，這些磁場可能印刻在宇宙中物質種子開始聚集並最終形成星系的相同位置。加拿大蒙特利爾麥吉爾大學的理論物理學家查爾斯·蓋爾稱這是一個“誘人”的想法。
關於夸克-膠子等離子體的問題也很快將在位於瑞士日內瓦附近歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（LHC）中進行探測。除了其透過撞擊質子來尋找新粒子和新物理學的實驗外，LHC還將撞擊鉛核。明年以7太電子伏特的能量執行，LHC將產生夸克-膠子等離子體，其溫度將比RHIC達到的溫度高兩到三倍。