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粒子加速器产生世界上“最完美的液体”(图)

发布时间:2012年01月21日 12:05 | 进入复兴论坛 | 来源:搜狐IT | 手机看视频


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夸克-胶子等离子体的模拟图

  【搜狐科学消息】据国外媒体1月18日报道,酷热的夸克-胶子等离子体(quark-gluon-plasma)是在粒子加速器的重离子碰撞中产生的,被认为是世界上“最完美的液体”。以前的理论认为“液态”流体存在限制,维也纳科技大学最近的研究结果表明,人们能够打破这个限制,世界上“最完美的液体”就更完美了。

  流体如何成为液体?这是维也纳科技大学的粒子物理学家一直在努力解决的一个问题。“最完美的液体”一点也不像水,而是在欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机重离子碰撞中产生的酷热的夸克-胶子等离子体。维也纳科技大学新的理论研究结果表明这种夸克-胶子等离子体甚至可能比以前的理论认为的粘性更少。该研究结果发表在最新一期的《物理评论快报》上。

  高粘度液体(如蜂蜜)很浓,有很强的粘性,而量子液体,如超流体氦,可以表现出极低的粘性。理论家在2004年声称,量子理论为流体的粘性提供了一个下限。来自弦理论的应用方法,熵密度最低的粘度比率预计为h/4π(普朗克常数h),甚至超流体氦远远超过这个临界值。在2005年,测量结果表明,夸克-胶子等离子体粘度刚刚超过此界限。维也纳科技大学理论物理研究所的杜米尼克斯登尼德(Dominik Steineder)称,这种低粘度的记录仍然可以被打破。他与教授安东 瑞伯韩(Anton Rebhan)合作获得这一显著的成果。

  一个夸克-胶子等离子体的粘度不能直接计算出。它的行为如此复杂,因此不得不利用非常复杂的方法,安东瑞伯韩说:“使用弦理论,夸克-胶子等离子体的量子场论可与高维黑洞的物理现象有关,所以我们正在利用弦理论解方程,然后把结果转移到夸克-胶子等离子体物理。” 以前建立的粘度下限以一个非常类似的的方式计算,然而,在这些计算中,等离子体被模式化为对称的、各向同性的。安东瑞伯韩说:“事实上,由粒子加速器中的碰撞产生的等离子体在开始不是各向同性的。这些粒子加速,并沿着一个特定方向相撞,因此产生的等离子体显示不同的特性。

  维也纳科技大学物理学家发现了一种方法,可在他们的方程中包括各向异性,粘度的限制也可以在这种新模式中打破。杜米尼克斯登尼德解释说:“粘度取决于其它一些物理参数,但它可以比以前被认为的绝对下界的数量少。”欧洲核子研究中心正在进行的夸克-胶子实验将为测试新的理论预测提供机会。(尚力)

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