夸克的神秘狀態——夸克湯，最微小物質反而可以揭示宇宙的奧秘

宇宙中的任何物質，說到底都是微觀粒子構成的。小到一個玩具，大到整個星球，都是由原子、分子或者離子構成。

這些微觀粒子，其實也不是最基礎的物質，原子是由原子核以及電子組成的。而在原子核里，還有中子和質子。

人們長時間以來認為質子和中子已經不可再分割，而後來的研究指出：質子和中子也都是有更小的粒子組成——夸克。

夸克一共有6種，其中兩種組成了質子和中子，那就是上夸克和下夸克。

上夸克帶有2/3個正電荷，下夸克帶有1/3個負電荷，兩個上夸克和一個下夸克就組成了帶有1個負電荷的質子，兩個下夸克和一個上夸克則組成了不帶電的中子。

夸克有一個獨特的性質，叫做夸克禁閉，指的是在強相互作用下，夸克之間的作用力不是隨著距離的增加而減弱，反而是隨著距離的增加而加強，這導致我們無法將某一個夸克單獨分離出來。

當我們盡量增加能量，用來分離夸克的時候，將會發生神奇的現象：包含著夸克的質子和中子會發生「融化」，讓夸克和膠子（將夸克連接在一起的粒子）呈現出等離子體，這種夸克-膠子等離子體，被稱作夸克湯。

想要驗證這個說法，科學家們必須要給夸克注入足夠的能量，工具就是我們熟悉的大型粒子對撞機。

早在三十多年前，科學家們就嘗試製造出夸克湯來。但是，想要製造夸克湯，至少需要1萬億到2萬億攝氏度的超高溫才可以，方法是讓重原子核以超高速對撞，對於當時的科學家來說，實在很吃力。

一直到了2000年的時候，歐洲粒子物理研究所的科學家對外表示，他們已經找到了夸克湯存在的間接證據。不過，他們卻並沒有直接製作出夸克湯。

遠在幾千公里以外，美國大都市紐約城的地下，有一個長達3.8公里的相對論重離子碰撞機RHIC。這個對撞機可以把重離子加速到相對論速度，進行數十億次撞擊，將溫度提升到1萬億攝氏度以上，最多可以升溫到4萬億攝氏度（當然都是極小範圍內的一瞬間，不會對外界有什麼影響）。

這個溫度，可以說非常驚人了。即使是太陽的溫度，也只有2000萬攝氏度！

那麼，科學家為何如此興緻勃勃地想要製造出夸克湯呢？

事實上，別看夸克是宇宙中最小的物質，不過它卻恰恰是能反映出宇宙的奧秘。

原來，在宇宙大爆炸初期，宇宙還處於一片「混沌」的狀態。注意：這個時間其實非常短暫，但是經歷的變化卻極其複雜，甚至比後面上百億年還要精彩。

而RHIC製造出來的4萬億攝氏度高溫，是目前人類製造出來最接近大爆炸的。而這個時候夸克的狀態，也非常有可能就體現出了宇宙大爆炸的模樣。而在這個過程中，它們是如何組成其他粒子從而構建出這個宇宙的，則是個未解之謎。

或許，通過夸克湯，我們就能夠了解宇宙大爆炸後的演化模式。如果都不知道我們這個宇宙是怎麼來的，又何從知道我們的宇宙是怎麼沒的呢？

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！