熔融金离子的碰撞中“湍流”的迹象

在碰撞能量低的情况下，科学家们观察到质子净生产量有大波动的迹象。这种“湍流”可能是核相变“临界点”的标志，但不确定性仍然很大。

图片由布鲁克海文国家实验室提供

科学

一项对金离子碰撞的新分析显示了“临界点”的迹象，即物质从一种形式转变为另一种形式的方式发生了变化。这项研究观察了原子核中质子和中子的组成部分，夸克和胶子，是如何转变成充满早期宇宙的夸克和胶子“汤”的。这些结果暗示了从粒子到“汤”转变过程中转变类型的变化。这种转变从高碰撞能量时的逐渐“熔化”转变为低碰撞能量时的更突然的转变。

影响

研究核物质(由夸克和胶子组成)的相有点像研究水的固态、液态和气态形式。通过绘制出核物质在不同温度、压力和其他条件下如何从一个阶段过渡到另一个阶段，科学家们了解了粒子是如何相互作用的，以及是什么使它们聚集在一起。了解核物质的相变将为了解早期宇宙的演化提供洞见。它还有助于科学家更好地了解中子星核心的情况。

总结

为了寻找核相变发生方式的变化(“临界点”)，科学家们在相对重离子对撞机(RHIC)分析了2010年至2017年不同能量的碰撞。RHIC是美国能源部科学办公室在布鲁克海文国家实验室的用户设备。他们正在寻找当他们降低能量时产生的净质子数的波动。理论学家曾预测，随着临界点的接近，在这种测量中，将会出现大范围的碰撞逐碰撞波动。这些波动有点像飞机进入云层时遇到的乱流，但不像飞机餐盘上弹跳的食物和饮料那么容易被发现。物理学家使用RHIC的STAR探测器(RHIC的螺线管跟踪器)必须执行“高阶相关函数”统计分析。一些详细分析的结果——特别是粒子分布的歪斜量——显示了在较低碰撞能量下预期的波动的诱人迹象。然而，这些结果的不确定性范围仍然很大。分析RHIC第二阶段束流能量扫描(2019-2021年)的额外数据应该会缩小不确定性，并有可能确定临界点的发现。