俗话说,万物皆可吃。
看着什么东西都想尝一口是一个吃货的自我修养。
而早在50年前,就已经有物理学家研究过夸克胶子汤的问题了。
可能不会炖汤的物理学家也都不是好厨子吧,
就算是做研究我们也要秉承吃货的信仰。
当然,夸克胶子汤也还是有一个非常响亮的学名的,
叫做:夸克胶子等离子体(QGP, Quark Gluon Plasma)
我之前的回答里讲过,质子、中子是由夸克和胶子构成的[1]
假设我们有一口不会融化的锅,有足够高的温度,
我们熬啊熬,把它们炖入味(?),就可以得到一碗夸克胶子汤。
那么这个温度到底有多高呢?
答案是:
2320000000000摄氏度,即2.32万亿摄氏度[2]
在这个温度下,质子、中子以及原子核都会熔化,
可能大家对这个温度没什么概念。
那我们先来看几个典型的温度:
典型温度 | |
---|---|
室温 | 20摄氏度 |
太阳表面温度 | 6000摄氏度 |
太阳内部温度 | 20000000摄氏度,即2千万摄氏度 |
核爆 | 100000000摄氏度,即1亿摄氏度 |
所以能把质子/中子烫坏的温度也是非常之高的,
即使像核爆这样的能量也完全无法熔化掉质子/中子。
那么,哪里有这样高的温度呢?
换句话说,
我们要用怎样的火候才能把质子、中子以及原子核炖成汤呢
据估计,在极早期宇宙,宇宙的温度会大于2.32万亿摄氏度,
而这个相变温度(即下图中的QCD相变)大约发生在宇宙的 左右,
随着宇宙膨胀冷却, 在温度低于这个温度之后,
夸克胶子等离子体就冷却为强子物质了,比如质子、中子等。
这样的温度一去不复返,
当然我们可以通过《最初三分钟》来回顾一下宇宙最初的三分钟发生了什么,
这之中就包括了高温高密的状态。
这本书是由诺贝尔物理学奖获得者史蒂文·温伯格所著。
物理学家浪漫起来可真是太浪漫了。
除了早期宇宙,我们还可以在实验室中产生这样的高温
那么如何给原子核加温呢?
这个
不不好像这玩意儿最多只能烫手。
或者这个?
这玩意儿只能烤肉。
实际上的“原子核加热器”是这样子的:
这个样子:
所以说这人间美味(?)夸克胶子汤还真不是随随便便就能炖一锅的
这实际上,这是相对论重离子对撞机,它是一种粒子对撞机,
通过两束重离子(比如金原子核)对撞,产生出局部的高温物质。
而这样的中间状态,大家相信它与宇宙大爆炸初期宇宙的状态非常相似。
另外,对于这样的温度很多人都会问,
我们到底用什么锅才能装得下这碗夸克胶子汤?
哦不对,是
什么样的容器能够装的下这团夸克胶子等离子体?
实际上没有任何的容器能做到,
连原子核都能熔化的温度,任何材料都是无法承受的。
在核聚变实验中,会使用磁约束把高温物质约束起来,
但是在对撞机中我们不需要考虑这个问题,
因为这样的过程在对撞机内瞬间就结束了。
从发生对撞到被探测器探测到这段时间里,
重离子熔化、碰撞、冷却、强子化全部完成,
整个过程是飞秒( 0.0000000000000001秒)这样的量级,
所以不需要任何容器去装这团物质。
在美国的布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论性重离子对撞机(RHIC)
和欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上都可以进行这样的重离子对撞。
所以,如果喝一口夸克胶子汤,烫嘴是肯定的,
那可真是从嘴烫到尾椎骨,顺便连凳子,地板,甚至直接烫到地下室。
除了烫嘴烫屁股烫邻居,这碗汤里还充满了各种高能辐射粒子。
喝完后,会受到致命剂量的核辐射。
所以还是别想着喝什么夸克胶子汤,
老老实实喝肥宅快乐水不好吗?
先喝口可乐缓解一下,压压惊