地球上最热最密的物质可能已在实验室内诞生

    最近美国BNL实验室的科学家们在他们的一个学术报告会上(2003年6月18日)宣布，在该实验室的相对论性重离子对撞机(RHIC)上进行的最新实验结果表明，在金原子核与金原子核对撞中已创造了不寻常的高温高密度条件，非常接近夸克胶子等离子体(QGP)的生成。夸克胶子等离子体曾存在于大爆炸后的百万分之一秒的时间内。纽约时报6月19日也以“科学家们报告从未见过的最热最密的物质”为题，对这一研究结果做了报导。

欧洲粒子物理研究中心(CERN)的研究人员在2002年2月曾宣布在CERN的加速器上生成了一种新物质，这种物质具有夸克胶子等离子体的特征。但这一结论并未得到科学界的公认。

RHIC的研究人员的实验是利用含有79个质子和118个中子的金原子核与仅含有一个质子和一个中子的氘核发生对撞，同时还进行金原子核与金原子核的对撞。理论预计，当金原子核与金原子核相撞时，将产生如早期宇宙那样高温高密度的环境，温度可达太阳表面温度的3亿倍。核中的质子和中子将熔合在一起，通常情况下禁锢在质子和中子中的夸克和胶子会逸出，形成夸克胶子等离子体。而金原子核与氘核相撞时，氘核有如子弹穿过金核，产生的热量和压缩都不很高，不足以形成夸克胶子等离子体。在上述两种碰撞过程中，一对快速运动的夸克可从中子或质子中飞出。两个夸克各产生一束粒子喷注，向相反方向分飞，即“夸克喷注”。科学家们在金-氘碰撞中观测到了向相反方向分飞的两束夸克喷注，而在金-金对头碰撞中，只观察到一束夸克喷注。一种可能的解释是，如果一对夸克产生在碰撞区域的表面附近，向外飞的夸克能够逃逸出碰撞区域，而向内飞的夸克的能量被碰撞产生的高温高密度区域吸收，实验上只能观察到一束夸克喷注，这种现象称为“夸克淬灭”。理论预言在高密度的夸克胶子等离子体中就会发生夸克淬灭现象。

BNL实验室主管高能物理与核物理的副主任Thomas Kirk说：“这是一个非常令人兴奋的结果，它清楚的表明，我们是在通向重要的科学发现的正确道路上，但至于是否产生了夸克胶子等离子体这个问题尚无定论。”同时美国能源部科学办公室主任Raymond L.Orbach教授也认为：“RHIC的这些结果极为重要,他们研究的是科学上的一个基本问题，即在时间的起点处，宇宙是什么样的?而基本问题的解决都最终使社会受益，或是直接受益于所了解的知识，或是受益于为获得这些知识而开发出来的技术。”

物理学家们正在准备新的实验来证实是否生成了夸克胶子等离子体。这需要对更多的标志夸克胶子等离子体生成的信号进行探测。如果得到证实，从科学研究上讲，工作也只是刚刚开始。通过对等离子体中的夸克和胶子进行研究，人们将能更多地了解把夸克囚禁在质子和中子中的强相互作用力的性质，从而可解开夸克囚禁之谜。当几年后大型强子对撞机上的ALICE重离子实验开始后，CERN将再次加入寻找与研究夸克胶子等离子体的竞赛。ALICE的碰撞能量要比RHIC的能量高约30倍，人们将在RHIC研究工作的基础上向新的高峰前进。我国科学家参加了RHIC上两个大型国际合作项目，同时也是ALICE国际合作项目成员。