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摘要:在夸克胶子等离子体的超热流体模拟中出现了漩涡和辐条。最近,当用超级计算机模拟夸克胶子等离子体时,研究人员发现“汤”产生了环状和漩涡状的结构。这些结构的确切起源仍然有些神秘,因为这种行为是出乎意料的,据王说。涡度测量研究人员还发现夸克胶子汤具有很高的“涡度”,这意味着它旋转得真的,真的很快。利萨指出,龙卷风的涡度约为0.001,因此龙卷风的一个小区域需要大约17分钟才能完成旋转。
将原子粉碎在一起可能会产生一种奇怪的流体,形成漩涡和圆环,揭示了一些最不为人所知的将物质结合在一起的自然力的秘密,根据最新研究,
多年来,物理学家一直在研究一种叫做夸克胶子等离子体的物质,一种几乎没有摩擦的液体,在宇宙大爆炸后,在宇宙的初始阶段就渗透到宇宙中。这种奇怪的物质是由称为夸克的亚原子粒子(由质子和中子组成)和胶子(由胶子传递将夸克结合在一起的强大核力)组成的混合物。[物理学中9个最大的未解之谜]
这一等离子体的行为一直是人们非常感兴趣的课题,因为它可以揭示强核力的行为这是四种基本力量中最不被理解的,”俄亥俄州立大学物理学教授迈克·丽莎告诉《现场科学》。(其他三种力是重力、弱核力和电磁力。)
熔化物质科学家通常通过在粒子加速器内创造这种“汤”来研究,在粒子加速器中,以接近光速运动的原子核相互碰撞,使温度飙升至数万亿华氏度或者比太阳核心温度高几百到几千倍,研究人员说。在这些条件下,原子核内的质子和中子融化,释放出夸克和胶子。结果就是这个夸克胶子等离子体。
最近,当用超级计算机模拟夸克胶子等离子体时,研究人员发现“汤”产生了环状和漩涡状的结构。此外,模拟中流体的粘度——它的变形阻力——几乎尽可能低,并且仍然遵循量子力学的定律,量子力学是物理学中处理极小粒子的分支。研究人员说,模拟的等离子体是一种超流体,或者说是一种几乎没有摩擦的流体。
物理学家从2005年开始就将夸克胶子等离子体模拟为流体,但最新的计算机模拟显示了在这种流体中出现的奇怪结构,如漩涡、环和辐条,首席研究员王新年说,加州劳伦斯伯克利国家实验室。[七件日常事物的神秘物理学]
“起初,人们有简单的模型,高能相互作用中的火球状等离子体,”王告诉《生活科学》。基本上,他们假设等离子体会在一个球体中大致均匀地膨胀。
,但新的研究发现,等离子体会形成与粒子束和辐条对齐的漩涡。”“更多的是纤维状的几何结构,起伏有许多肿块和山谷,”王说,
漩涡结构的一个原因是碰撞产生的动量传递,而不是像汽车在迎面相撞后旋转。这些结构的确切起源仍然有些神秘,因为这种行为是出乎意料的,据王说。
涡度测量研究人员还发现夸克胶子汤具有很高的“涡度”,这意味着它旋转得真的,真的很快。涡度是衡量一段涡旋相对于整体旋转的速度。利萨指出,龙卷风的涡度约为0.001(以倒数秒或每秒发生次数来衡量),因此龙卷风的一个小区域需要大约17分钟才能完成旋转。夸克胶子等离子体的涡度为10^21,所以它在很小的一秒钟内旋转一圈。
王的计算表明,在涡中的流体等离子体应该产生大量的短寿命粒子,称为lambda重子,其自旋方向相同(要么“向上”要么“向下”)。这是因为给定的等离子体形状会产生某些类型的粒子。
如果不发生这种情况,就意味着计算已经结束,模拟需要
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