爆炸 宇宙大爆炸時形成的粒子湯像水一樣流動

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在宇宙大爆炸之后不久,就沒有原子了。
相反,宇宙充滿了物理學家所說的基本粒子的熱湯。
它可能沒有持續(xù)很長時間,但這種原始的湯幫助塑造了后來的一切-包括我們。
在探索其本質(zhì)的過程中,物理學家得出了一個不同尋常的結(jié)論:盡管“湯”的密度難以想象,但它像水一樣流動。
從技術(shù)上講,它被稱為夸克-膠子等離子體,第一種物質(zhì)被認為是在有宇宙要填充的幾微秒后填滿了早期的宇宙。
瑪麗女王大學的克斯特亞·特拉琴科教授,正試圖在等離子體冷卻允許原子形成之前的關(guān)鍵時刻重建等離子體的性質(zhì)。
他在《科學郵報物理學》上探索了它的粘性。
夸克-膠子等離子體不僅僅是過去的事情。
今天,當溫度足夠高,通常構(gòu)成質(zhì)子和中子的夸克被釋放出來,攜帶著強大的膠子來調(diào)節(jié)它們的相互作用時,它就可能存在。
然而,由于這需要數(shù)萬億度的溫度才能發(fā)生(比太陽中心溫度高100萬倍),所以研究它并不容易。
然而,我們可以在粒子對撞機中重建它--盡管異常短暫。
特拉琴科得出結(jié)論說,由于整個宇宙仍然緊密得令人難以置信,在他感興趣的時候,最初的等離子體膠子湯的密度大約是水的16個數(shù)量級(即100億)。
然而,一個驚人的巧合是,它的粘性(抗流性)也高出16個數(shù)量級。
由于流體的流動(有些令人困惑的是它的運動粘度)是由它的動態(tài)粘度與它的密度之比決定的,這意味著等離子體的流動速率與水的非常相似。
如果當時有輕擊,任何人轉(zhuǎn)過身來,熱的和(相對)冷的運行的夸克-膠子等離子體可能已經(jīng)被提供了。
撇開玩笑不談,這一發(fā)現(xiàn)表明,等離子體中的粒子像水中的粒子一樣運動,提高了我們理解它們行為的能力。
水的特殊性質(zhì),比如當它結(jié)冰時密度變小的事實,一直是物理學家感到驚訝的來源,因為很少有其他液體分享這些特性。
因此,發(fā)現(xiàn)如此不同的東西與我們最熟悉的物質(zhì)有共同點,這是很奇怪的。
液體的粘度隨溫度變化--有時非常劇烈,任何稍微加熱過蜂蜜的人都知道這一點。
然而,已經(jīng)觀察到液體的運動粘度有一個近乎通用的下限,大約等于每秒10?7米的平方。
似乎同樣的規(guī)則也適用于夸克-膠子等離子體。
【 爆炸|宇宙大爆炸時形成的粒子湯像水一樣流動】在談到水和夸克-膠子等離子體流動的相似性時,特拉琴科在一份聲明中說:“我們還不完全了解這種驚人相似的原因,但我們認為這可能與基本物理常數(shù)有關(guān),這些常數(shù)為普通液體和夸克-膠子等離子體設(shè)定了粘度的普遍下限。”
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