爆炸 宇宙大爆炸时形成的粒子汤像水一样流动
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在宇宙大爆炸之后不久,就没有原子了。
相反,宇宙充满了物理学家所说的基本粒子的热汤。
它可能没有持续很长时间,但这种原始的汤帮助塑造了后来的一切-包括我们。
在探索其本质的过程中,物理学家得出了一个不同寻常的结论:尽管“汤”的密度难以想象,但它像水一样流动。
从技术上讲,它被称为夸克-胶子等离子体,第一种物质被认为是在有宇宙要填充的几微秒后填满了早期的宇宙。
玛丽女王大学的克斯特亚·特拉琴科教授,正试图在等离子体冷却允许原子形成之前的关键时刻重建等离子体的性质。
他在《科学邮报物理学》上探索了它的粘性。
夸克-胶子等离子体不仅仅是过去的事情。
今天,当温度足够高,通常构成质子和中子的夸克被释放出来,携带着强大的胶子来调节它们的相互作用时,它就可能存在。
然而,由于这需要数万亿度的温度才能发生(比太阳中心温度高100万倍),所以研究它并不容易。
然而,我们可以在粒子对撞机中重建它--尽管异常短暂。
特拉琴科得出结论说,由于整个宇宙仍然紧密得令人难以置信,在他感兴趣的时候,最初的等离子体胶子汤的密度大约是水的16个数量级(即100亿)。
然而,一个惊人的巧合是,它的粘性(抗流性)也高出16个数量级。
由于流体的流动(有些令人困惑的是它的运动粘度)是由它的动态粘度与它的密度之比决定的,这意味着等离子体的流动速率与水的非常相似。
如果当时有轻击,任何人转过身来,热的和(相对)冷的运行的夸克-胶子等离子体可能已经被提供了。
撇开玩笑不谈,这一发现表明,等离子体中的粒子像水中的粒子一样运动,提高了我们理解它们行为的能力。
水的特殊性质,比如当它结冰时密度变小的事实,一直是物理学家感到惊讶的来源,因为很少有其他液体分享这些特性。
因此,发现如此不同的东西与我们最熟悉的物质有共同点,这是很奇怪的。
液体的粘度随温度变化--有时非常剧烈,任何稍微加热过蜂蜜的人都知道这一点。
然而,已经观察到液体的运动粘度有一个近乎通用的下限,大约等于每秒10?7米的平方。
似乎同样的规则也适用于夸克-胶子等离子体。
【 爆炸|宇宙大爆炸时形成的粒子汤像水一样流动】在谈到水和夸克-胶子等离子体流动的相似性时,特拉琴科在一份声明中说:“我们还不完全了解这种惊人相似的原因,但我们认为这可能与基本物理常数有关,这些常数为普通液体和夸克-胶子等离子体设定了粘度的普遍下限。”
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