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標題: 科學家模擬出末態粒子關聯的三維結構 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-2-12 12:57 AM 標題: 科學家模擬出末態粒子關聯的三維結構

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　　美國勞倫斯伯克利國家實驗室資深研究人員和華中師範大學通過理論數值模型研究證實﹐高能重離子碰撞中的大動量噴注可在亞原子液滴中激發出超音速馬赫波﹐並發現在末態粒子的關聯中具有獨特三維結構﹐這為實驗觀測指出了一條新途徑。
　　「核子重如牛﹐對撞生新態」。研究人員認為﹐這種新的核物質形態存在宇宙早期﹐也是在實驗室條件下產生的溫度最高﹑磁場最強﹑旋轉最快的物質。它的體積與一個原子核的體積相當﹐因此被稱作亞原子液滴。在這些高能核碰撞中﹐同時也可以產生出少量高能的誇克膠子噴注﹐它們以光速在亞原子液滴中傳播﹐通過相互作用損失能動量。
　　「誇克膠子等離子體存在於早期宇宙﹐目前只能在實驗室通過重離子碰撞產生﹐如果能在實驗中找到馬赫波信號﹐接下來可利用它研究誇克膠子等離子體的物理性質﹐人們也許能解開宇宙早期的秘密。」研究人員表示﹐就像石子丟在水中會產生波紋在水面向四方傳播﹐而打水漂的石片在水面上產生的擾動會形成一串半徑隨時間逐漸變大的圓形波動。而當噴氣式飛機在空中的速度超過聲速時﹐就會產生音爆並在飛行方向產生馬赫波﹐在後方留下耗散尾流(類似打水漂的波紋)。
　　「一般情況下﹐馬赫波的產生需要兩個條件﹐一是高速移動的音源﹐二是存在可以傳播聲音的介質。」研究人員補充說﹐「高超音速飛機在空中飛行時和高能重離子碰撞中的噴注傳播都能滿足這兩個條件。」。
　　在美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機(RHIC)和歐洲核子中心的大型強子對撞機(LHC)上﹐科學家將金原子核或鉛原子核加速到接近光速並對撞﹐高能噴注在碰撞中產生的微觀亞原子液滴中傳播並損失能量﹐這相當於提供了一個超聲速的「音源」﹐接近光速的高能粒子可以激發出馬赫波。通過測量馬赫波的錐角﹐可以確定亞原子液滴的聲速﹐從而瞭解到它的物態方程。隨著快速膨脹冷卻﹐誇克膠子等離子體最終要轉化為末態強子﹐因此可以通過末態粒子分佈尋找馬赫波的信號。
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　　研究團隊發現﹐與馬赫波相伴的耗散尾流是一個絕佳探針﹐通過理論數值模擬發現﹐馬赫波會在噴注與強子關聯中產生一個山脊外加一個山谷的三維結構。這樣的三維結構是馬赫波和耗散尾流存在的明確證據。未來通過實驗測量﹐還可以研究這種三維結構對亞原子液滴的狀態方程和剪切黏滯的依賴。
　　「馬赫波對研究誇克膠子等離子體的性質非常重要。比如﹐研究其粘滯係數﹑相變特性(像水和蒸汽還是像巧克力融化)等﹐但目前實驗中還未能觀測到超音速馬赫波。」研究人員說﹐「我們計算模擬出粒子關聯的三維結構是個非常獨特的信號﹐如果在實驗中發現這種三維結構﹐這必定是超音速的馬赫波。」。

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