质子对撞诞夸克汤 熵值恒定未增减 量子幺正性立绝对底线

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2026年1月5日，波兰科学院核物理研究所的一项重磅研究，揭开了大型强子对撞机（LHC）微观碰撞的神秘面纱。

即便两束质子以接近光速对撞，形成极端高温高密度的夸克胶子“亚原子汤”，系统核心指标“熵”却始终恒定，证实了量子世界的“信息不灭”定律。

极端碰撞：从夸克汤到粒子流的蜕变

在瑞士和法国边境的地下深处，LHC进行着人类历史上最剧烈的微观实验。

两束质子迎头相撞时，并非简单粉碎，而是释放内部夸克与胶子，形成高能态“部分子”物质，其中还包含大量瞬息即逝的虚粒子。

随着系统膨胀冷却，这些粒子重新“冻结”为可探测的普通强子。按经典热力学直觉，这样的剧烈变化本应让熵值大幅波动。

关键突破：改良模型解锁熵值守恒密码

此前物理学家常用“偶极模型”描述高能碰撞，但面对LHC海量数据时，在熵值估算上力不从心。

库塔克教授和洛科斯博士引入复杂性理论方程，改良出广义偶极模型，纳入了低能碰撞的细微效应。

他们调用ALICE、ATLAS、CMS和LHCb四大实验的庞大数据库，覆盖0.2到13太电子伏特能量区间，验证发现新模型完美贴合实验曲线。

正是借助这一模型，团队精准计算出碰撞前后的熵值，发现初始胶子海洋与最终强子流的熵值几乎完全一致。

核心原理：幺正性筑牢量子力学底线

这一发现的核心在于量子力学的“幺正性”法则——量子系统演化必须概率守恒，已知当前状态就能推导出过去状态，信息不增不减。

若碰撞前后熵值不一致，就意味着量子态信息丢失，将动摇量子力学的数学根基。

尽管幺正性是物理课本基础，但在复杂的强相互作用中亲眼见证其完美运作，仍让物理学家感到震撼。

未来展望：从LHC到EIC的深入探索

熵值守恒的发现不仅验证了现有理论，更成为探索未知微观领域的工具。通过测量最终产物熵，可反推碰撞早期夸克-胶子的分布情况。

随着LHC新一轮升级，探测灵敏度将大幅提升，改进后的ALICE探测器能捕捉更高密度的胶子相互作用。

美国布鲁克海文国家实验室正在建设的电子-离子对撞机（EIC），将以电子为“手术刀”精准解剖质子结构，届时将对广义偶极模型展开更严苛考验。

这场看似混乱的粒子风暴，实则是量子法则主导的精密舞蹈，再次印证了物理世界混乱中的永恒秩序。