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一台27公里长的机器，复刻了宇宙诞生之初，百万分之一秒的状态
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企业信息化服务-企业CBD
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王涛
18小时前
![](https://img-s.msn.cn/tenant/amp/entityid/aa1dbinw.img"><p>科学家拿铅离子，往对撞机里送，加速到光速的99.9999991%，一秒绕隧道11000圈，撞上去，炸出局部高温两万亿度，远超太阳核心温度的十万倍，制造一种138亿年来从未自然出现过的物质状态——<strong>夸克—胶子等离子体</strong>。</p><p>这是用现实世界的能量，硬造一个“婴儿宇宙”的碎片，然后靠数据还原它的物性。</p><p>难点不在“撞”，而在“看”。撞出来的是瞬间出现、瞬间湮灭的粒子风暴。你不能直接看到夸克和胶子，只能通过喷涌出的粒子轨迹、动量、能量残留，从边缘反推中心。这不是一次“发现”，而是数十亿次碰撞的数据积累、模型拟合、反复对比得出的结论。</p><p>2009年，alice正式上线。2010年，第一次重离子实验，成功制造出人类历史上最高温的物质状态。探测器测到喷涌出的粒子行为异常——太整齐、太有序，不像预期的“高温气体”，反而像液体，几乎没有粘滞。完全不符合传统物理直觉。</p><p>这是第一次确认，宇宙初期并非混乱气态，而是接近“完美液体”的状态。这一发现，彻底推翻了之前对宇宙早期状态的认知。</p><p>粘滞系数接近理论下限，称之为“近乎完美的液体”。这不常见。水、油、空气，粘滞都不小。这种液体状态意味着夸克和胶子之间仍保持强相互作用，足以形成集体行为，而不是像气体那样自由漂浮。这直接挑战了关于高温下强相互作用衰减的传统判断。</p><p>更关键的，是如何从这个状态过渡到今天的原子核。答案是冷却——宇宙膨胀、降温，强相互作用重新将自由的夸克和胶子束缚成质子和中子，再俘获电子变成原子。alice做的，就是填补从夸克汤到原子的这一物质演化缺口。</p><p>这不是靠望远镜看出来的。光子只能带我们看到宇宙诞生38万年之后的样子，再往前，宇宙就像不透明的砖墙，光子逃不出来。因为那时候自由电子太多，光子全被散射走了。alice做的，是反过来——既然你看不见那时的光子，就造出那个时代的状态，用碰撞数据“看”粒子走过的轨迹，留下的“痕”。</p><p>实验一秒钟产生1tb数据，一天86tb，一年30多pb。海量粒子数据，需要和模拟、理论交叉比对，靠ai、机器学习、分布式计算处理。数据量超过nasa探测火星的数据总和。分析周期以年计。科学家不是看几个图，而是看几万亿个碰撞事件的统计趋势。</p><p>cern能这么干，靠的是设备规模。lhc周长27公里，世界之最。重离子撞击，用的不是氢质子，而是200多个核子的大离子，能量更高，效果更猛。alice专为这种极端条件设计，层层探测器能精确记录喷射粒子的类型、路径、能量。</p><p>很多人以为物理学家只会在黑板上写方程，实际上他们是世界上最疯狂的工程师。alice从设计、建造到运行，每一步都要挑战物理极限、工程极限、数据极限。</p><p>lhc每年只运行一个月的重离子碰撞，其他时间留给质子撞击研究希格斯、暗物质等。可这一个月足够产生几十亿次宇宙早期复制。每一次撞击都是一场“小宇宙”诞生与湮灭的演示。</p><p>有意思的是，没有人预言夸克—胶子等离子体是液态。所有模型都认为会是高温自由气体。现实给了所有人一个惊讶。</p><p>而alice的这种“婴儿宇宙复刻”策略，也被证明比望远镜更适合研究宇宙最初的几十微秒。</p><p>更别说，alice还发现，这种近乎完美液体中存在集体涨落、各向异性流动，甚至可能存在涡旋结构。这意味着哪怕在最初那一瞬间，宇宙就已经不是完全均匀的了，这对后来结构（星系、团块）形成提供了线索。</p><p>alice不是在研究粒子，而是在研究时间本身。不是研究今天是什么，而是昨天是怎么变成今天的。</p><p>cern靠一台27公里的机器，揭开了138亿年前、前一微秒的帷幕。</p>)
