sPHENIX粒子探测器首批成果发布

 

科技日报北京7月21日电 （记者刘霞）美国布鲁克海文国家实验室所属相对论重离子对撞机上的sPHENIX粒子探测器发布首批成果，其捕获了宇宙极早期物质形态的关键数据。这项最新研究精确测量了以接近光速运行的金离子相互碰撞产生的数千个粒子的数量和能量密度，有望为人类破解物质的起源之谜提供新线索。相关论文已提交《物理评论C》和《高能物理杂志》。

sPHENIX粒子探测器上的组件记录的碰撞信号（艺术图）。图片来源：sPHENIX合作组织

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当两束金离子以2000亿电子伏特的能量迎头相撞时，sPHENIX粒子探测器上的组件记录了令人震撼的微观“宇宙烟花”。数据显示，碰撞越剧烈，产生的带电粒子数量越多，释放的总能量呈几何级增长。

最新进展不仅验证了新探测器的卓越性能，更为探索夸克-胶子等离子体（QGP）的特性奠定了基础。QGP是一种宇宙大爆炸后百万分之一秒就存在的特殊物质态，是构成现代物质世界的原始“汤羹”。研究QGP可帮助揭示已知物质的起源，以及自然界中最强作用力如何让夸克和胶子结合形成质子和中子，进而构成普通的原子核。

团队描述称，sPHENIX的精密追踪系统如同超高清3D摄像机，能清晰捕捉每个带电粒子的运动轨迹。探测器配备的量热计更是科学利器，其中电磁量热计专攻电子和光子能量测量；强子量热计则专注于由夸克组成的复合粒子。这种双重保障使测量精度达到前所未有的水平。数据显示，中心碰撞区域释放的能量为边缘区域的十倍之多。

这项技术突破将帮助科学家捕捉到曾经难以企及的罕见现象。比如探测重夸克的诞生过程，或者完整重建从高能夸克或胶子中产生的高能粒子喷流。这些粒子喷流就像宇宙探针，或能让科学家洞悉QGP的内部结构。

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