作者：埃里克·汉德
物理学家们已经测量了地球上最热火球内部的温度，这是一个四万亿度的熔化质子和中子的混合体。
这种亚原子粒子汤，是在纽约州阿普顿布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）中金核碰撞产生的，正在产生其他引人入胜的发现。其中最主要的是汤中微小气泡的证据，这可能有助于解释一个基本的不对称性：如果大爆炸以相等的比例创造了物质和反物质，为什么物质在稍后胜出？
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布鲁克海文理论物理学家德米特里·哈尔泽夫说：“这种不对称性对我们的存在至关重要。”他在1998年提出的关于气泡存在的理论现在正在得到验证。他和其他科学家于2月15日在华盛顿特区举行的美国物理学会会议上公布了这些结果。
五年前，RHIC科学家宣布，他们已经开始了解他们的机器中通过撞击金核产生的熔化质子和中子的混合物，这是一个周长近4公里的对撞环。原子核由强子组成——强子是质子和中子等粒子——而强子又由紧密结合的夸克和胶子组成。在200吉电子伏特的能量下碰撞在一起，金核将其组成粒子释放到“夸克-胶子等离子体”中。2005年，RHIC科学家发现，它的行为就像一种完美的液体，粒子可以无摩擦地相互滑过（参见《早期宇宙是液体》）。
热汤
但他们现在才成功测量出它的温度，这种温度可能比超新星的核心热40倍，并将于即将出版的《物理评论快报》上报道。物理学家芭芭拉·雅克说：“我们不能直接把温度计插进去。”她是RHIC一台仪器的发言人，该仪器测量了发射的伽马射线的能量，以此作为难以置信的峰值温度的替代指标。
夸克-胶子等离子体中的条件是“大爆炸”后仅百万分之一秒瞬间的模型，当时各种力和粒子正在快速序列中涌现。等离子体中的气泡为了解宇宙历史中更早时刻可能发生的事情提供了线索，当时必须发生一些根本性的事情才能使反物质消失。
其中一件事情是，一个特定的守恒定律——即在粒子相互作用或衰变中，组成亚粒子的数量是守恒的——不知何故被违反了。RHIC科学家表示，胶子扭曲、短暂的涡旋中缺乏对称性可能指向一种长期寻求的违反这种守恒的机制。
哈尔泽夫认为夸克-胶子等离子体中的气泡还有另一个用途。他说，它们可以解释宇宙星系的磁场，这些磁场太大了，以至于目前的理论无法解释。他说，当微小气泡消散时，它们会产生残余磁场；这种机制应用于早期宇宙，可以产生巨大的磁场。他更具挑衅性地提出，这些磁场可能印刻在宇宙中物质种子开始聚集并最终形成星系的相同位置。加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的理论物理学家查尔斯·盖尔称这是一个“诱人”的想法。
关于夸克-胶子等离子体的问题也很快将在位于瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）中进行探测。除了其通过撞击质子来寻找新粒子和新物理学的实验外，LHC还将撞击铅核。明年以7太电子伏特的能量运行，LHC将产生夸克-胶子等离子体，其温度将比RHIC达到的温度高两到三倍。