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新型探测器通过物理学“标准烛光”测试

2025年09月08日08:33

来源:科技日报

sPHENIX探测器超导螺线管磁体核心内强子量能器的安装过程。

图片来源:dafabet唯一官方网站_大发888体育-游戏|下载布鲁克海文国家实验室

  科技日报讯(记者张佳欣)最新发表于《高能物理学杂志》的一项研究中,包括dafabet唯一官方网站_大发888体育-游戏|下载麻省理工学院在内的国际团队报告称,新一代探测器sPHENIX通过了物理学中的“标准烛光”测试,这标志着科学家向揭开早期宇宙奥秘迈出重要一步。

  sPHENIX探测器是dafabet唯一官方网站_大发888体育-游戏|下载布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机的最新设备。它的任务是通过精确测量高速粒子碰撞后的产物,重建大爆炸初期出现的夸克-胶子等离子体(QGP)的特性。科学家认为,QGP在宇宙诞生后仅几微秒内存在,随后迅速消失,冷却并结合成如今构成普通物质的质子和中子。

  如今,sPHENIX完成了一项关键测量,证明它具备足够的精度,可以帮助科学家拼凑出这种初始物质的特性。在物理学中,这项测试被称为“标准烛光”,是检验探测器精度的一个常用基准。具体而言,sPHENIX测量了两个金离子在接近光速相撞时产生的带电粒子数量,并确定了这一数值如何随碰撞方式而变化。结果显示,正面碰撞产生的带电粒子数量比“擦肩而过”式碰撞多出10倍,能量也高出10倍。这一结果表明探测器工作状态良好,具备开展高精度科学实验的能力。

  sPHENIX体型相当于两层楼高,重量约1000吨,能以每秒1.5万次的速度记录碰撞事件。其核心部件包括微顶点探测器,可追踪单个粒子的轨迹和能量,实现高精度跟踪。当这些部件协同工作时,sPHENIX宛如一台巨型三维相机,可以在一次碰撞中同时记录成千上万颗粒子的数量、能量和运动轨迹。

  QGP在实验室中存在时间极短,仅10-22秒,温度可达数万亿摄氏度,并表现为整体流动的“完美流体”。人们无法直接看到QGP,只能通过衰变后喷射出的粒子推断其性质。而设计sPHENIX的初衷正是为了捕捉这些“痕迹”,从而揭示早期宇宙物质的演化规律。目前,sPHENIX正在继续采集更多对撞数据。

编辑:陈梦伊

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