纽约厄普顿——范德比尔特大学和科罗拉多大学的科学家们发现，在菲尼克斯探测器记录下的核碰撞中，出现了一种近乎完美的液体，其微小的液滴令人惊讶。微小的抛射物似乎正在产生夸克胶子等离子体，这是一种原始的宇宙汤，宇宙中所有可见的物质和能量最初都是由它形成的。
他们的工作，概述在论文“创造夸克胶子等离子体液滴与三个不同的几何形状，”发表在今天的《自然物理》杂志上。
科学家们一直对一些意想不到的观察结果感到困惑，一些人认为这是亚原子微粒的微小水滴，表现得近乎完美，而另一些人则认为小水滴不可能存在。范德比尔特大学(Vanderbilt University)物理学教授朱莉娅·维尔科夫斯卡(Julia Velkovska)和科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado, Boulder)教授杰米·纳格尔(Jamie Nagle)为此寻找了夸克胶子等离子体确实存在的证据。
(左起):Sourav Tarfdar，彭伟庄，Vicki Greene, Lihan Liu和Marta Verweij(上屏)，Qiao Xu(下屏)，Julia Velkovska, Sylvia Morrow和Shengquan Tuo。范德比尔特大学(Steve绿色/)这两个研究小组分析了菲尼克斯合作组织(PHENIX collaboration)收集的数据。菲尼克斯合作组织是一个由核物理学家组成的国际团队，在布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的RHIC粒子加速器中研究极端条件下的物质。研究小组研究了单质子、双粒子氘和三粒子氦-3原子核以接近光速与大型金原子核碰撞。
从这些碰撞中飞向外的粒子提供了关于碰撞中亚微观火球内部条件的证据。由维尔科夫斯卡和纳格尔领导的研究小组发现，这些逃逸的粒子以独特的模式出现，这种模式是由夸克胶子等离子体产生的。RHIC的测量结果表明，在大原子核之间的碰撞中，夸克胶子等离子体可以形成并像液体一样流动。然而，许多科学家怀疑这可能发生在小型碰撞中。
维尔科夫斯卡是RHIC PHENIX合作项目的副发言人，他说，研究小组比较了三种碰撞系统中两种不同类型的粒子流(椭圆和三角形)的测量结果，并根据最初的几何形状进行了预测。
维尔科夫斯卡说:“最新的数据——本文最新提出的质子-金和氘-金碰撞的三角流测量数据——完整了这一图景。”“我们分析了三种不同系统中的两种流动模式，在所有六种情况下，测量结果与基于流体动力学(流体流动理论)的预测相符。我们看到初始几何形状和最终流型之间有很强的相关性，最好的解释方法是夸克胶子等离子体是在这些小碰撞系统中产生的。这是非常令人信服的证据。”
分析质子-金碰撞中的流型是2018年范德比尔特大学(Vanderbilt)博士论文的主题。这三种碰撞系统的综合分析，以及与理论模型的详细比较，包括一些不依赖夸克胶子等离子体形成来创建流动模式的理论模型，是Sylvia Morrow博士论文的主题。
莫罗的分析得出结论，建立在初始抛射体和靶核胶子之间的量子相互作用基础上的理论，对数据的描述很差，而包含夸克胶子等离子体液滴形成的流体动力学模型，匹配得很好。
格林和维尔科夫斯卡在2005年的凤凰小组中发现夸克胶子等离子体是自然界中已知的最完美的液体。这种物质状态在两个金原子核之间的碰撞中已经是一种确定的现象，在这种碰撞中，数百个质子和中子的强烈能量会融化这些单个粒子的边界，并允许它们的组成夸克和胶子自由地混合和相互作用。
格林说，正在进行的工作对该领域具有重大意义。
“一个系统能有多小，同时还能表现出集体行为?”你可以在实验室里复制宇宙大爆炸的微缩模型，并理解宇宙的早期状态是这种完美的液态，这一想法可以为宇宙学模型提供信息，”她说。
范德比尔特大学的研究小组正在为一项新的实验——sPHENIX——准备粒子探测器。sPHENIX将拥有最先进的探测器和高超的数据速率能力，这将使研究人员能够继续探索高能核物理中的突发现象。
这项工作得到了能源部科学办公室以及所有支持凤凰国际研究的机构和组织的支持。
布鲁克海文国家实验室的凯伦·麦克纳尔蒂·沃尔什对此也有贡献。
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