刚刚，美国1000吨大爆炸机器第一次关键测试成功！将重现宇宙大爆炸后几微秒场景

一台位于美国纽约、重达1000吨、两层楼高，被称为“大爆炸机器”的超级粒子探测器，在模拟宇宙大爆炸的首次关键大测试，交出了一份完美答卷！

这标志着人类窥探宇宙最早期秘密的“最强之眼”——sPHENIX探测器，已成功通过“标准烛光”测试，正式具备了探索新物理世界的能力。这项研究发表在8月《高能物理杂志》上。

它不是时间机器，却能带我们窥探时间的源头。

你是否曾经想过，宇宙诞生之初是什么模样？没有恒星，没有星系，甚至没有原子。在宇宙大爆炸后的最初几微秒，整个世界是一锅滚烫、致密、混沌的“汤”，被称为 “夸克-胶子等离子体”（Quark-Gluon Plasma, QGP）。在这个状态下，构成质子和中子的基本粒子——夸克和胶子——都没有束缚，自由地遨游。

这锅“宇宙汤”早已冷却，但科学家们从未放弃。他们建造了像布鲁克海文国家实验室的“相对论重离子对撞机”（RHIC）这样的庞然大物，通过将金原子核（Au）加速到接近光速并让它们猛烈对撞，在实验室里将这锅“宇宙汤”重现亿万分之一秒。

而sPHENIX，就是这台对撞机期待已久的升级版“超级相机”。它重达1000吨，像一座两层楼高的精密仪器，每秒能捕捉和测量15000次粒子碰撞的瞬间。

我们看不到QGP本身，只能看到它熄灭后的“灰烬”——而sPHENIX的任务，就是成为史上最强的“灰烬”分析师。正如麻省理工学院的物理学家冈瑟·罗兰所说，我们永远无法直接看到QGP，只能通过分析它衰变后产生的成千上万个粒子来重建它的属性。

这次发表在《高能物理学报》上的论文，就是sPHENIX的“第一张照片”。

为了验证这台超级相机是否精准，科学家们进行了一项被称为“标准烛光”的测试。天文学家通过观测亮度已知的标准恒星来校准望远镜，而粒子物理学家则通过测量一个已被精确了解的物理过程来检验新探测器的性能。

这次的“考题”就是：精确测量金核以200GeV的能量（sqrt(s_NN)=200 GeV）对撞后，产生了多少带电粒子，以及它们是如何分布的。

sPHENIX利用其核心部件“中间硅追踪器”（INTT），通过连接粒子在内外两层探测器上留下的“足迹”来计数。为了确保万无一失，团队甚至用了两种完全独立的分析方法来反复核对数据。

结果令人振奋：sPHENIX测得的数据与十几年前RHIC上其他实验（如PHOBOS）的结果完美吻合。在最核心的碰撞中，测得的粒子密度为：

所以这一次，sPHENIX并不是要去发现新大陆，而是要证明自己手里的地图是准的。事实证明，这张图，稳了！

这次成功，意味着这台历时十年建造的精密仪器工作状态完全正常，已经准备好开启全新的科学探索。sPHENIX将利用其前所未有的数据采集能力，去探索那些极其罕见的物理过程，为我们描绘出更清晰的宇宙“婴儿照”。

目前，sPHENIX正在为RHIC的第25个也是最后一个运行周期紧张地收集数据。正如研究人员所说：sPHENIX的乐趣才刚刚开始。

让我们一同期待，这台“宇宙大爆炸机器”未来将为我们揭示怎样的宇宙密码。

参考文献:

The sPHENIX collaboration. (2025). Measurement of charged hadron multiplicity in Au+Au collisions at sqrt(s_NN)=200 GeV with the sPHENIX detector. Journal of High Energy Physics, 08(075).

Lee, G. (2025, September 3). New York’s ‘Big Bang Machine’ Passes Critical First Test.