地球上最大的粒子加速器刚刚打开了一扇通往极早期宇宙的新窗口。大型强子对撞机（LHC）的科学家团队首次在实验中清晰观测到一种被称为“扩散尾迹”的现象，这项发现被形容为“数十年追寻的顶点”。

该团队负责人、伊利诺伊大学芝加哥分校的拉古纳特·普拉丹在一份声明中表示：“观测并量化夸克-胶子等离子体的扩散尾迹，为精确表征夸克-胶子等离子体的性质与动力学打开了大门，并有望为早期宇宙的演化提供新的见解。”

打开网易新闻 查看精彩图片

这一发现，指向的正是宇宙诞生后仅几微秒内的极端状态。

在如今的宇宙中，夸克与胶子（合称“部分子”）从不单独出现，它们总是被束缚在质子、中子等粒子内部。要解放这些部分子，并将其加热成所谓的夸克-胶子等离子体，需要将原子核加速到接近光速并进行撞击。这正是LHC的拿手好戏，它通过让铅等重元素的原子核对撞，制造出这股炽热稠密的粒子“汤”。

当粒子在这锅“原始汤”中穿行时，会像船体推开水面一样，在介质中失去能量与动量，理应产生尾迹。然而，捕捉这种“扩散尾迹”的努力在此前长达二十年的时间里均告失败。

过去搜寻尾迹信号的主流方法，依靠的是喷注与Z玻色子协同产生的事件。尽管这些观测曾捕捉到一些蛛丝马迹，但信号极为微弱，很容易被喷注自身的其他效应淹没。换言之，此前的探测在统计显著性上始终无法达到确认发现的门槛。

这一次，团队另辟蹊径。他们利用LHC让两束铅核迎头相撞，制造出背对背喷射的粒子喷注，即“双喷注事件”。这种特殊的事件形态，使得尾迹信号终于能够从周围嘈杂的背景噪音中被剥离出来。

团队的实际测量结果呈现出清晰的图景：在喷注行进方向的后方，出现了明显的粒子缺失，尤其在动量相对较低的区域格外突出。这正是扩散尾迹应当呈现的标志性特征。最强的尾迹信号出现在更中心化的铅-铅对撞中，因为这类碰撞能够产生更大体量的夸克-胶子等离子体。

从二十年的静默到如今清晰的信号，这一突破为宇宙学家理解早期宇宙那不可思议的炽热与致密状态，提供了全新的标尺。