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*在质子和中子中的强相互作用力的性质，从而可解开夸克*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。