多国科学家首次在实验室中模拟中子星相撞事件学术资讯

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该模拟图展示了核物质在碰撞中所产生的极端密度和温度条件。

中子星相撞是一类令人着迷的天文事件，它导致了许多化学元素的形成。在发生这类碰撞时，它们的温度会呈指数级地上升，通常会高达几千亿摄氏度。哈德斯合作组织（HADES collaboration）是一个由世界各地多个大学的科学家组成的大型研究团队。据美国“物理学网”8月20号消息称，HADES的研究人员在《自然·物理学》杂志7月29日刊发的一篇研究论文中宣布，他们首次在实验室环境中采集到恒星碰撞所产生的热电磁辐射（称为黑体辐射）的测量数据，并在该文中概述了他们的研究成果。他们观测到的温度高达约8000亿摄氏度，而这与恒星碰撞时的温度相当。

HADES的发言人Joachim Stroth在接受物理学网采访时介绍道：“在我们的研究中，我们让相对论能量束正面撞击原子核（例如金原子核），这就能在通常不存在的物理条件下生成新的物质形态。一般来说，只有中子星能达到这样高的密度（甚至更高）；当中子星合并时，它们的温度可以达到我们实验中的温度。这就是为什么我们可以在实验室里生成一种宇宙物质的原因。”

在他们的研究中，Stroth的团队使用了位于德国达姆施塔特的GSI/FAIR加速器中心的HADES探测器系统，来认识和理解两颗重原子核在相对论能量束的冲击下发生撞击的状况。这项研究让他们能够在实验室中对极端的类宇宙（cosmic-like）物质状态的微观特性进行深入的观察。

通过在相对论能量束的冲击下让重离子发生碰撞，研究人员特别创造了量子色动力学（quantum chromodynamics，简称QCD）物质来作为一种瞬时状态。这类物质可以存在于不同的阶段，而究竟是哪个阶段取决于一系列的因素，包括温度、压力和重子化学势等等。通过观察QCD物质的状态，研究人员希望能更好地理解中子星物质及其碰撞。他们着手研究的一个关键问题是，作为物质基本组成部分的原子核，它的成分是否会在极端条件下改变它们的性质。

HADES是第一个在实验室环境中成功测量恒星碰撞时所生成的温度近似值的研究团队。这个团队的发现可以极大地提高目前对中子星合并事件的科学认知程度，同时也有助于了解夸克和胶子两种基本粒子产生物质的过程。Stroth展望道：“我们目前正在为HADES打造一项后继实验，这个实验将从2025年开始在新的FAIR实验室进行。有了这个探测器，我们将能够把测量的温度和密度范围进一步扩大。”

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编译：朱明逸

审稿：阿淼

责编：唐林芳

期刊来源：《自然·物理学》

期刊编号： 1745-2473

原文链接：

https://phys.org/news/2019-08-temperatures-similar-star-collisions-lab.html