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8月31日,据《纽约邮报》报道,欧洲科学家成功利用两种极小的原子,在实验室中重现了宇宙在大爆炸发生瞬间的“原始汤”状态。这一突破性实验不仅验证了宇宙起源的理论,更让研究人员首次以一种意想不到的方式“看”到了原子的真实形状。
长期以来,物理学家普遍认为,要重现宇宙诞生初期那种名为“夸克-胶子等离子体”的极端物质,必须动用铅等重原子进行猛烈撞击。但这一次,位于荷兰的尼尔斯·玻尔研究所的研究人员打破了常规,他们选用了体积仅为铅原子一小部分的氧-16和氖-20原子。
科学家将这些微小的原子核加速到接近光速,随后让它们迎头相撞。在撞击的一瞬间,极高能量释放出的热量模拟出了宇宙诞生初期的极端环境,制造出了一个微缩版的“宇宙大爆炸”。
“我们挑战了原子核体积的极限,成功重现了这种原始物质,”研究负责人周游(You Zhou)在受访时表示,“这完全可以被称为一场‘微型大爆炸’。”
说白了,这就像是在实验室的精密仪器里,把整个宇宙诞生的那一秒钟给“复刻”了出来,让科学家能够近距离观察万物起源的真相。
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这种所谓的“原始汤”实际上是一种超高温的粒子混合物。在对撞发生的瞬间,它会产生一个极微小的液滴,随后迅速膨胀并冷却。由于这个过程快到人类根本无法直接观察,科学家只能通过它冷却后留下的粒子轨迹来倒推撞击时的情形。
然而,实验中产生的一个意外细节,让所有研究人员感到震惊。
周游解释说,当两个氧原子撞击时,喷射出的粒子呈现出规则的圆形;但当两个氖原子碰撞时,粒子喷射的轨迹竟然像一个“保龄球”。这一形状完美契合了氖原子核的真实几何结构。
换句话说,科学家们找到了一种前所未有的方式,通过这场微型爆炸,用“肉眼”看清了那些原本根本无法被直接观测到的原子长相。
事实上,关于宇宙起源的争论在科学界从未停止。虽然此次实验为标准的“大爆炸理论”提供了强有力的新证据,但并非所有人都对此深信不疑。
今年4月曾有媒体报道称,另一派科学家提出了名为“大反弹”(Big Bounce)的理论。他们认为宇宙并非始于一场爆炸,而是像篮球撞击篮筐一样,从一个坍缩的黑洞中反弹而出,并在今天的黑洞中留下了可探测的痕迹。
业内分析人士指出,这种微观层面的突破,本质上是在为人类追溯万物起源寻找“指纹”。一方面,它验证了极端状态下物质转化的基本条件;另一方面,也为理解宇宙如何从一滩等离子体“浓汤”演化为今天我们看到的实体物质提供了关键线索。
正如尼尔斯·玻尔研究所的博士后研究员埃米尔·尼尔森所言,通过研究对撞后的粒子运动,物理学家能够获得那些在常规条件下极难获取的原子核内部洞察。
此次研究成果已正式发表在权威学术期刊《物理评论快报》上。在实验过程中,科学家将原子核加速到了光速的99.9%以上,在碰撞瞬间创造出了温度高达数万亿摄氏度的微型火球。
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