通过质子碰撞产生胶子-夸克等离子体的尝试已显示出粒子的集体行为，但未观察到喷注淬灭。

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在一系列新实验中，欧洲核子研究中心（CERN）的科学家在大型强子对撞机（LHC）中对撞了氧原子核，并观测到部分子能量损失，即直接的喷注淬灭。这使其成为迄今为止显示出这一特征的最小核体系，对于理解大爆炸后最初时刻发生的变化具有重要意义。

尽管大型强子对撞机上的实验都旨在帮助我们更好地理解亚原子粒子以及宇宙可能如何诞生，但这项实验实际上并不是要重现大爆炸。相反，科学家想知道大爆炸后几微秒内发生了什么，当时温度太高，无法形成质子和中子，物质以夸克和胶子等离子体的形式存在。

这种夸克-胶子等离子体不同于核聚变反应中使用的等离子体。在核聚变等离子体中，带正电的原子和带负电的电子处于一种“汤”状状态。而这里的等离子体是强子组分以及将它们束缚在一起的核力的混合体。

寻找喷注淬灭

此前的实验表明，在大爆炸后百万分之一秒，即使温度仍然极高，物质的行为也不像气体，而是像黏度极低的液体。

为了研究夸克-胶子等离子体，CERN的科学家通过使铅等重原子核发生对撞来产生这种等离子体。借助含有208个质子和中子的原子核，科学家能够制造出等离子体液滴，而剧烈的碰撞会使一个高能夸克或胶子被发射出来。

这类粒子被称为部分子。虽然它们不会单独到达探测器，但当它们离开夸克-胶子等离子体时，会碎裂成一束狭窄的普通粒子喷流，即喷注。这被称为部分子能量损失或喷注淬灭。通过质子碰撞产生胶子-夸克等离子体的尝试已显示出粒子的集体行为，但没有直接的能量损失特征。

因此，CERN的研究人员于去年7月开始了一系列新实验，利用氧-氧和氖-氖碰撞来产生这种等离子体。

ALICE发现了什么？

在预印本服务器上发表的结果中，CERN的研究人员试图回答这样一个问题：氧-氧碰撞虽然规模较小，但是否能够产生足以被观测为喷注的能量。

研究人员利用大型强子对撞机的九个探测器之一——大型离子对撞实验（ALICE），测量了在原子核内部传递核力的中性π介子，并发现它们在氧-氧碰撞中的产额受到抑制，与铅-铅碰撞中观察到的情形非常相似。

通过将这些结果与同一轮运行中的氧-质子碰撞作为对照进行比较，研究人员得出结论：在这些碰撞中确实存在喷注淬灭或部分子能量损失。

虽然这些是记录中显示出这些效应的最小核体系，但它们并不一定是显示出部分子能量损失的最小体系，尽管质子-质子碰撞没有表现出这些效应。

根据此前的工作，CERN的研究人员曾假设夸克和胶子会在更高的温度和密度下解禁闭，这表明物质可能表现得像稀薄气体。然而，这些测量还表明，亚原子粒子保持着强烈的集体运动，说明它们的行为更像近乎完美的液体。

等离子体的流动也可以作为一种补充检验。集体流可以表明，在物质太少而无法使喷注淬灭可测量的体系中存在部分子能量损失。这一领域的更多数据还可能展示一种连续演变：随着体系尺寸和粒子数增加，这两种效应都变得容易测量。

研究结果发表在arXiv上。

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