夸克-膠子等離子體 (QGP) 是一種物質狀態,在宇宙誕生之初只存在最短暫的時間,這些粒子迅速聚集在一起形成質子和中子,構成我們周圍的日常物質。理解這種原始物質狀態的挑戰落在了操作世界上最強大粒子加速器的物理學家身上。由印度加爾各答薩哈核物理研究所的 Munshi G. Mustafa 主編的題為“夸克-膠子等離子體和重離子現象學”的歐洲物理雜志專題的新特刊匯集了七篇論文,詳細介紹了我們對 QGP 的理解以及將其轉化為我們周圍日常重子物質的過程。
穆斯塔法說:“夸克-膠子等離子體是一種強相互作用的去約束物質,它僅在大爆炸后幾微秒的早期宇宙中短暫存在。QGP 特性的發現和表征仍然是現代核物理學中精心策劃的國際努力之一。” 穆斯塔法強調重離子現象學提供了一種非常可靠的工具來確定 QGP 的特性,特別是其演化和冷卻的動力學。
相對論重離子對撞機 (RHIC) 和大型強子對撞機 (LHC) 等對撞機的改進從根本上提高了近光速重核碰撞所能達到的能量水平,使它們與早期宇宙的能量水平保持一致. 除此之外,反質子和離子研究設施 (FAIR) 和基于核子的離子對撞機設施 (NICA) 的未來實驗將產生關于 QGP 和早期宇宙條件的大量數據。
穆斯塔法解釋說:“這個集合非常及時,因為它要求更好地理解熱和致密去約束物質的粒子特性,這些特性反映了 QGP 的靜態和動態特性。這種對夸克膠子等離子體和重離子現象學的改進理論理解對于揭示大爆炸后幾微秒內占據整個宇宙的假定 QGP 的特性至關重要。”
穆斯塔法指出,這種改進的理解也應該為理解這種強相互作用物質的狀態方程打開大門,并為探索夸克 - 強子躍遷理論和 QGP 可能的熱化做好準備。這反過來可以幫助我們了解從 QGP 到我們周圍的日常重子物質的步驟。
“在大爆炸后幾微秒,形成中子和質子的夸克和膠子被限制在其中,”穆斯塔法總結道。“這是我們第一次看到他們從永恒的禁錮中解放出來!”