sPHENIX粒子探測器首批成果發布，包含宇宙極早期物質形態的關鍵數據

美國布魯克海文國家實驗室所屬相對論重離子對撞機上的sPHENIX粒子探測器發布首批成果，其捕獲了宇宙極早期物質形態的關鍵數據。這項最新研究精確測量了以接近光速運行的金離子相互碰撞產生的數千個粒子的數量和能量密度，有望為人類破解物質的起源之謎提供新線索。相關論文已提交《物理評論C》和《高能物理雜志》。

sPHENIX粒子探測器上的組件記錄的碰撞信號（藝術圖）。圖片來源：sPHENIX合作組織

當兩束金離子以2000億電子伏特的能量迎頭相撞時，sPHENIX粒子探測器上的組件記錄了令人震撼的微觀“宇宙煙花”。數據顯示，碰撞越劇烈，產生的帶電粒子數量越多，釋放的總能量呈幾何級增長。

最新進展不僅驗證了新探測器的卓越性能，更為探索夸克-膠子等離子體（QGP）的特性奠定了基礎。QGP是一種宇宙大爆炸后百萬分之一秒就存在的特殊物質態，是構成現代物質世界的原始“湯羹”。研究QGP可幫助揭示已知物質的起源，以及自然界中最強作用力如何讓夸克和膠子結合形成質子和中子，進而構成普通的原子核。

團隊描述稱，sPHENIX的精密追蹤系統如同超高清3D攝像機，能清晰捕捉每個帶電粒子的運動軌跡。探測器配備的量熱計更是科學利器，其中電磁量熱計專攻電子和光子能量測量；強子量熱計則專注于由夸克組成的復合粒子。這種雙重保障使測量精度達到前所未有的水平。數據顯示，中心碰撞區域釋放的能量為邊緣區域的十倍之多。

這項技術突破將幫助科學家捕捉到曾經難以企及的罕見現象。比如探測重夸克的誕生過程，或者完整重建從高能夸克或膠子中產生的高能粒子噴流。這些粒子噴流就像宇宙探針，或能讓科學家洞悉QGP的內部結構。