宇宙诞生最初的十微秒是什么样子？物理学家领导实验探索束缚宇宙的力量

　　原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

　　资料来源：布鲁克海文国家实验室

　　宇宙始于大约140亿年前，根据流行的理论，宇宙包含一个包含大量基本粒子的点。在极端热量和能量的压力下，这个点爆炸然后膨胀，成为我们所知道的宇宙。这种扩张一直持续到今天。

　　解开第一瞬间发生的事情的奥秘是核物理研究的一个关键主题。副教授Rosi Reed和助理教授Anders Knospe都处于这项研究的前沿，探索最初产生的物质的性质，夸克胶子等离子体，一种由亚原子粒子组成的流体。在美国国家科学基金会的支持下，他们建造了一个高度专业化的探测器来测量以前从未测量过的宇宙方面。

　　Reed和Knospe正在纽约长岛的布鲁克海文国家实验室相对论性离子对撞机（RHIC）安装他们的事件平面探测器，这是现存仅有的两个运行中的粒子对撞机设施之一。他们正在进行实验，以推进他们对强核力（自然界四大基本力之一）以及重力，电磁学和弱核力的合作和个人研究。强大的力将原子核结合在一起。

　　他们的探测器是sPHENIX计划的一部分，该计划是对原始开创性高能核相互作用实验（PHENIX）设施的“彻底改造”，旨在研究重离子和质子的高能碰撞。它将包括新的组件，显着增强科学家了解夸克-胶子等离子体的能力。

　　“在对撞机上，我们可以看到 - 在最初的10微秒左右 - 宇宙看起来像什么，”里德说。

　　他们的事件平面探测器旨在测量碰撞后基本带电粒子的轨迹。

　　“如果你有两个原子核相互碰撞，除非是正面碰撞，否则原子核的方向会不同，一条线水平或垂直地连接它们的中心。这被称为事件平面，“Knospe说。“除了绘制事件平面之外，探测器还将帮助我们量化碰撞的暴力程度。仅仅通过测量粒子的数量，我们就可以估计这是一次正面碰撞，还是一次非常掠过的外围碰撞。

　　建造探测器是一个劳动密集型的过程。一些学生，其中一些在国家科学基金会本科生研究经验奖的支持下，与里德和诺斯佩合作建造了它的一部分，包括闪烁体面板。当被带电粒子撞击时，面板会亮起，从而可以测量粒子的位置。

　　该探测器被设计为sPHENIX的“附加组件”，“看起来像两个圆盘，基本上，在sPhenix的两侧，就在磁铁内部，”她说。“这些圆盘将测量两个带电粒子或离子碰撞的位置，并将有助于回答许多问题并确定重要的测量结果。

　　里德的工作重点是检查从高能碰撞中飞出的粒子射流或喷射粒子，他说数据收集和分析可以帮助回答的主要科学问题包括：为什么宇宙中的物质比反物质多？为什么大爆炸会产生冷点和热点，在某些情况下，它们会合并成星系和其他实体？她的工作得到了美国国家科学基金会职业奖的支持。

　　Knospe专注于使用称为夸科尼亚的重亚原子粒子来探测夸克-胶子等离子体并详细表征其性质。他的工作得到了能源部职业奖的支持。

　　最终，里德和诺斯普在对撞机上的工作将使人们更好地了解强力，或者正如诺斯佩所说——“所有这些亚原子粒子的大汤是如何聚集在一起成为这种新的物质状态的，或者真的是最古老的。

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　　原标题：《宇宙诞生最初的十微秒是什么样子？物理学家领导实验探索束缚宇宙的力量》

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