北京
物理学家一直想用原子核的高速碰撞，重现宇宙大爆炸后那一瞬间的极端状态。过去，这类实验几乎被“重原子核”垄断——铅核是首选。但欧洲核子研究中心（CERN）的 ALICE 合作组最近有了新发现：轻得多的原子核，同样能撞出那种原初物质。
轻核也能撞出夸克-胶子等离子体
所谓原初物质，指的是夸克-胶子等离子体（QGP）。在宇宙诞生后的极短时间内，物质就是以这种形态存在的——夸克和胶子尚未被束缚进质子、中子，而是处于一种自由状态。此前的主流观点认为，只有足够重的原子核（比如铅）碰撞，才能产生足够高的能量密度，形成 QGP。
但 ALICE 合作组用氧-16（¹⁶O）和氖-20（²⁰Ne）这两种轻原子核做了碰撞实验，结果同样观察到了 QGP 的迹象。这意味着，产生这种极端物质状态的门槛，比过去认为的要低得多。对研究者来说，轻核碰撞提供了更灵活的实验条件，不必每次都动用最重的元素。
从粒子轨迹反推原子核形状
这项研究还有一个巧妙之处：它通过碰撞后粒子的运动模式，反推出了碰撞前原子核的几何形状。研究人员打了一个比方——这就像通过物体投下的影子来判断它的形状。碰撞瞬间的原子核和 QGP 无法直接观测，但最终飞出的粒子携带了初始阶段的“记忆”，分析它们的运动模式，就能还原出原子核的轮廓。
结果很有意思：氧核近似球形，而氖核的形状更像一个“保龄球瓶”。这种基于高能碰撞来研究核结构的方法，为核物理提供了一个新工具。过去研究核形状主要依赖低能实验，现在多了一条高能碰撞的路径。
QGP 形成的最小尺度还有多远
这项研究还推进了一个关键问题的探索：QGP 究竟能在多小的原子核体系中形成？既然氧和氖都能做到，那更小的核呢？研究团队计划下一步尝试用氦-4（⁴He）来做碰撞实验，试图确定 QGP 形成的最小原子核尺度边界。
如果连氦核都能撞出 QGP，那对现有理论框架将是一个不小的冲击——意味着这种原初物质在更广泛的碰撞条件下都能出现。当然，这还需要后续实验验证。
从重核到轻核，从铅到氧和氖，QGP 的“准入名单”正在扩大。这不仅让实验条件更灵活，也为理解早期宇宙的物质状态提供了新的观测窗口。
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