科学家能重现宇宙大爆炸吗?

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建造大型强子对撞机
法布里斯Coffrini /法新社/盖蒂图片社

根据大爆炸理论在数十亿年前,整个宇宙的面积为零,密度为无穷大。然后,这个区域扩大了,在不到一秒钟的时间里,面积翻了数百倍。在那些最初的时刻,宇宙充满了能量,大部分以高温的形式存在。随着宇宙的膨胀和冷却,其中一些能量转化为物质。

当我们谈论物质的组成部分时,我们通常会集中在原子原子它至少包含一个带正电的亚原子粒子,叫做a质子.原子核也可能包含一个或多个中性带电粒子,称为中子.带负电荷的粒子叫做电子围绕着原子核,在一个能级

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但在大爆炸的最初阶段,原子无法形成。宇宙密度太大,温度太高。事实上,在大爆炸第一秒的最初时刻,甚至连质子和中子都无法形成。大爆炸理论家认为宇宙充满了亚原子粒子,比如中微子没有质量的粒子,或者夸克这些基本粒子结合在一起,形成更大的粒子,如质子或中子。

科学家们把把夸克聚集在一起形成更大粒子的力称为强核力.它是如此强大,以至于在正常情况下,我们根本无法观察到夸克。这是因为夸克紧密地结合在一起,我们不容易将它们分开。多年来,夸克存在的唯一证据来自宇宙运行的数学模型。18新利最新登入这些模型需要夸克等粒子的存在才有意义。

今天,科学家们已经成功地将质子和中子等粒子分解成夸克和胶子——没有质量的粒子调节夸克之间的力。夸克和胶子在衰变前只分离了几分之一秒,但这段时间足以让科学家们用强大的设备观察它们。

18新利最新登入科学家是如何做到这一点的,他们真的在重现大爆炸吗?请继续阅读,找出答案。

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实验室的大爆炸

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费米国家加速器实验室的鸟瞰图

亚原子粒子研究的世界是矛盾的。科学家们使用一些世界上最大的机器来研究我们所知道的一些最小的粒子。他们使用的设备非常复杂和精确,但他们依赖于一种几乎暴力的方法。这些方法和设备使科学家得以一瞥早期宇宙的样子。

科学家们观察构成质子和中子等亚原子粒子的微小物质粒子的方式既优雅又原始。它们用力撞击亚原子粒子,然后观察剩下的碎片。为了做到这一点,他们必须使用强大的机器粒子加速器

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粒子加速器向彼此发射相反的亚原子粒子束,如质子。一些加速器是圆形的,而另一些是线性的。它们可以非常大——圆形加速器的直径可以测量英里。加速器使用大量的磁铁在质子束通过小管时加速。一旦质子束达到一定的速度,加速器就会引导它们进入碰撞轨道。当粒子碰撞时,它们会分裂成它们的组成部分——比如夸克。

这些亚原子粒子在几分之一秒内衰变。只有使用强大的计算机,科学家才有希望探测到夸克的存在。2006年,加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的一组科学家报告说,他们发现了一种顶夸克六种夸克中质量最大的夸克。研究小组使用粒子加速器使质子和质子发生碰撞反质子.他们在夸克衰变后才发现它的存在。衰变过程留下了一个可识别的电子签名[来源:加州大学河滨分校].

这是否意味着科学家可以重现宇宙大爆炸?不完全是。相反,科学家们希望他们可以模拟宇宙最初时刻的状况。这包括创造一个由物质和能量组成的热而密集的区域。通过研究这些条件,科学家们可能会更多地了解我们的宇宙是如何发展的。18新利最新登入但他们无法重现我们称之为大爆炸的快速膨胀时期。

至少现在还没有。

要了解更多关于大爆炸和其他科学理论的知识,请查看下一页的链接。

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更多优质链接

  • 《生活大爆炸——概述》关于科学。http://www.big-bang-theory.com/
  • 斯蒂芬•霍金。《时间简史》矮脚鸡图书。1998年,纽约。
  • 山,卡尔。“NMSU的研究人员正在帮助重建大爆炸的条件。”新墨西哥州立大学。5月9日。http://www.nmsu.edu/~ucomm/Releases/2005/may/phenix.htm
  • 中殿,R。“夸克”。佐治亚州立大学超物理学院。http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html
  • Nebehay,斯蒂芬妮。“物理学家重现‘大爆炸’条件。”Space.com。2000年2月9日。http://www.space.com/scienceastronomy/generalscience/physicists_bigbang_000209_wg.html
  • Pittalwala,伊克巴尔。“ucr领导的研究团队发现了‘顶夸克’,一种物质的基本成分。”加州大学河滨分校。二零零六年十二月十三日。http://www.newsroom.ucr.edu/cgi-bin/display.cgi?id=1477
  • Shestople,保罗。《大爆炸宇宙学入门》。加州大学伯克利分校。1997年12月24日。http://cosmology.berkeley.edu/Education/IUP/Big_Bang_Primer.html
  • 乔治·F·斯穆特“强大的核力量。”斯穆特集团。http://aether.lbl.gov/elements/stellar/strong/strong.html
  • 《宇宙101:大爆炸理论》美国国家航空航天局。http://map.gsfc.nasa.gov/universe/bb_theory.html
  • 维斯,P。“熔化的原子核再现了大爆炸的肉汤——夸克-胶子等离子体。”科学新闻。2000年2月19日。http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_8_157/ai_60115120
  • 爱德华·莱特著。“宇宙学教程”。检索于2008年6月2日。最后修改2008年5月27日。http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm
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