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◎莫弘毅

【新生11月17日訊】據美國羅切斯特(Rochester)大學新聞中心11月12日消息，科學家用在位於紐約長島布魯克海文國家實驗室的相對論重粒子對撞機獲得據稱是自宇宙大爆炸以來的宇宙最高溫度，但是科學家們發現在這一高溫條件下得到的實驗結果與他們預期的不同，這一研究結果已經發表在最近一期的《物理評論快報》（Physical Review Letters) 上。科學家們原以為對這種極端高溫高密度條件下的能量、物質和強相互作用力已經了解得相當透徹，但是這一耗時長久的研究卻顯示物理學家們在他們的宇宙模型中遺漏了某些重要的因素。

雖然實驗結果出乎意料，科學家們卻很高興。「在科學中，正是意料之外的事情告訴你一些東西，」論文的作者之一、羅切斯特大學副教授斯蒂文·曼利(Steven Manly)說，「高溫高密度物質相互作用的基本性質或者至少是其表現出來的特性，隨著觀測的角度而變化。我們不知道為什麼。我們剛剛得到了這個拼圖遊戲中的一些新的部件，現在我們正在想法把他們放到拼圖中去。」

在相對論重粒子對撞機上，曼利和他的同事們進行的福波斯（PHOBOS）實驗的目的在於探索核子之間的強相互作用力。他們把兩個速度接近光速的金原子打在一起以產生所謂的「夸克膠子等離子體」，一種高溫高密度的壽命短暫的物質形態，其溫度是我們所知最熱星球核心溫度的一萬倍以上。粒子在這種高溫的「等離子體湯」中射出過程中會與其它粒子發生碰撞。這種條件下粒子之間相互作用的一些性質可以從觀測射出的粒子來推測。

為了簡化實驗觀測，研究人員故意將對撞的兩束圓形的金原子團稍微偏離中心以造成對撞區域截面呈橄欖球狀，所以對撞后從「橄欖球」尖端射出的粒子要比從橄欖球腰部射出的粒子在「等離子體湯」中所走的距離要長。比較從兩個方向射出粒子的數目可以揭示這種高溫「夸克膠子等離子體」的一些特性和核子之間強相互作用的一些性質。

但是實驗結果卻出乎理論的預期。在金原子束碰撞點，粒子從「橄欖球」尖端逃出需要的時間的確比從腰部逃出需要的時間要長。但是離開對撞點一段距離后，這種差別卻神秘地消失了。這一結果與物理學中的增速不變性(boost invariance)原理相矛盾。

「我們在石溪(Stony Brook)召開的一次會議中第一次報告我們的實驗結果時，聽眾不能相信我們。」曼利談到，「他們說，『這不可能。你們違反了增速不變性原理。』但是我們用了一年多時間對我們的實驗結果作了細緻的檢查，證明它是可靠的。」

「了解這種碰撞動力學對我們試圖從中獲得的信息非常重要，」曼利說，「也許我們已經有了一個確實的證據表明一些基本原理不同於我們原有的認識–只能說對這些原理我們現在還不了解。」

現代科學雖然在一些領域取得了重要的進展, 特別是在20世紀末很多科技成果已經進入人們日常生活的方方面面, 然而現在越來越多的科學家們也逐步認識到,在宏觀上涉及到宇宙大尺度和極微觀下物質的相互作用,現代科學對許多問題顯得無能為力, 距離對生命、物質本原的了解還相差甚遠, 對宇宙、生命的解釋更是難以令人滿意。所以深受現代科學熏陶的人, 保持一種開放寬容的心態對待、看待科學還不能認識到的事物尤為可貴。

參考資料

1.http://www.rochester.edu/pr/News/NewsReleases/scitech/manly-quark.html
2. http://ojps.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=PRLTAO000089000022222301000001&idtype=cvips

（正見網）

發稿：2002年11月17日