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喝一碗夸克胶子汤会怎么样? 第1页

  

user avatar   Dr.ziqian 网友的相关建议: 
      

肯定会烫嘴!

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

1、在宇宙大爆炸初期,宇宙就处于高温高密状态

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。

2、重离子对撞机实验

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


我的上一个回答 (*^▽^*) 我的下一个回答

参考

  1. ^ https://www.zhihu.com/question/423850469/answer/1508594663
  2. ^ 这个温度也叫作手征相变温度,在这个温度之下,物质主要为强子,而大于这个温度,则是以夸克胶子等离子体为主



  

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