科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

最新發(fā)表于《高能物理學(xué)雜志》的一項(xiàng)研究中，包括美國(guó)麻省理工學(xué)院在內(nèi)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，新一代探測(cè)器sPHENIX通過了物理學(xué)中的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”測(cè)試，這標(biāo)志著科學(xué)家向揭開早期宇宙奧秘邁出重要一步。

sPHENIX探測(cè)器是美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)的最新設(shè)備。它的任務(wù)是通過精確測(cè)量高速粒子碰撞后的產(chǎn)物，重建大爆炸初期出現(xiàn)的夸克-膠子等離子體（QGP）的特性?？茖W(xué)家認(rèn)為，QGP在宇宙誕生后僅幾微秒內(nèi)存在，隨后迅速消失，冷卻并結(jié)合成如今構(gòu)成普通物質(zhì)的質(zhì)子和中子。

如今，sPHENIX完成了一項(xiàng)關(guān)鍵測(cè)量，證明它具備足夠的精度，可以幫助科學(xué)家拼湊出這種初始物質(zhì)的特性。在物理學(xué)中，這項(xiàng)測(cè)試被稱為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”，是檢驗(yàn)探測(cè)器精度的一個(gè)常用基準(zhǔn)。具體而言，sPHENIX測(cè)量了兩個(gè)金離子在接近光速相撞時(shí)產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)量，并確定了這一數(shù)值如何隨碰撞方式而變化。結(jié)果顯示，正面碰撞產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)量比“擦肩而過”式碰撞多出10倍，能量也高出10倍。這一結(jié)果表明探測(cè)器工作狀態(tài)良好，具備開展高精度科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。

sPHENIX體型相當(dāng)于兩層樓高，重量約1000噸，能以每秒1.5萬次的速度記錄碰撞事件。其核心部件包括微頂點(diǎn)探測(cè)器，可追蹤單個(gè)粒子的軌跡和能量，實(shí)現(xiàn)高精度跟蹤。當(dāng)這些部件協(xié)同工作時(shí)，sPHENIX宛如一臺(tái)巨型三維相機(jī)，可以在一次碰撞中同時(shí)記錄成千上萬顆粒子的數(shù)量、能量和運(yùn)動(dòng)軌跡。

QGP在實(shí)驗(yàn)室中存在時(shí)間極短，僅10-22秒，溫度可達(dá)數(shù)萬億攝氏度，并表現(xiàn)為整體流動(dòng)的“完美流體”。人們無法直接看到QGP，只能通過衰變后噴射出的粒子推斷其性質(zhì)。而設(shè)計(jì)sPHENIX的初衷正是為了捕捉這些“痕跡”，從而揭示早期宇宙物質(zhì)的演化規(guī)律。目前，sPHENIX正在繼續(xù)采集更多對(duì)撞數(shù)據(jù)。