我们现在的宇宙诞生于大约138亿年前的一次大爆炸。也许你认为这太奇怪了，但这是事实。那么，宇宙大爆炸后的第一种物质是什么呢？

据外国媒体报道，欧洲科学家团队在最近的一项新研究中使用了大型强子对撞机（LHC）以99.9999991%的光速将铅粒子碰撞在一起，创造了宇宙大爆炸后的第一种物质。

从这次碰撞中产生的原始物质被称为夸克-胶体等离子体（quark-gluon plasma，简称QGP），它的存在只持续了一会儿。然而，这是科学家第一次探测到等离子体的液体特征——流动阻力小于任何其他已知物质——并揭示了它在宇宙诞生时的演变。

这项研究向我们展示了夸克-胶子等离子体的进化可能揭示了大爆炸后宇宙的第一个微秒（0.000001秒)内是如何演变的。

在大爆炸之后，人们认为宇宙就像一锅“能量汤”，然后在一段称为“暴胀”的时期内迅速膨胀，从而使宇宙冷却下来，足以形成物质。科学家认为，宇宙中出现的第一种实体是夸克和胶子，前者是一种基本粒子，后者则承载着将夸克粘在一起的强大力量。随着宇宙进一步冷却，这些粒子形成了亚原子粒子，称为强子（参与强相互作用的基本粒子），其中一些就是我们所知的质子和中子。

通过位于瑞士日内瓦边境的大型强子对撞机——世界上最大的原子对撞机——研究人员再现了宇宙历史上“第一种物质”的产生过程。他们将重原子核碰撞在一起，创造出一个微小的火球，可以在极短时间内有效地将粒子融化成它们的原始形态。

早在2000年，科学家就首次创造出了夸克-胶子等离子体，但在新的研究中，它们首次详细探测了该物质的液体性质。因为夸克-胶子等离子体的存在只持续10负23秒，因此研究人员使用新的计算机模拟程序，从ALICE（A Large Ion Collider Experiment，也就是说，在大型离子对撞机实验中收集的数据希望了解该物质的性质以及在形成到凝结成强子的过程中如何变化。他们发现夸克-胶等离子体是一种完美的液体，几乎没有粘度或流动阻力；另一方面，随着时间的推移，这种物质的形状也与其他形式非常不同。

这些信息将帮助科学家了解大爆炸后宇宙的初始阶段。随着大型强子对撞机的升级和美国一台价值10亿美元的新加速器的推出，科学家们希望在未来的实验中找到更多的细节。更多的研究将帮助科学家将帮助科学家了解如何将夸克和胶子排列成质子和中子，并可能与大爆炸模型中称为量子膨胀的早期阶段有关。

什么是夸克-胶等离子体？

夸克是组成物质的最小单元，胶是夸克之间的传递介质，就像光子对电磁的影响一样。但奇怪的是，科学家们在自然界中没有观察到独立的单个夸克，换句话说，夸克在正常情况下是被禁止的。理论物理学家认为，在宇宙爆炸的早期阶段，由于高密度和温度，夸克被打开，可以在大规模内自由移动。这是一种新的物质形式，即夸克-大爆炸初期大量存在胶子等离子体。描述这种夸克/胶子之间强相互作用的理论是量子色动力学（Quantum Chromodynamics，简称QCD）。

在最初的宇宙中，只有正反夸克、轻子、胶子和其他基本粒子形式的物质。随着系统的快速膨胀，宇宙在几秒钟内冷却到数百秒MeV（1MeV的温度约为1.16×10^10K），产生了夸克-胶子等离子体的物质形态。之后，随着物质的进一步膨胀和冷却，正反夸克形成了介质，三个夸克形成了中子、质子等，而电子、光子微子等轻子仍然活跃在宇宙中。

此时，由于夸克/胶子之间强烈的相互作用，早期处于大规模自由运动状态的夸克和胶子被禁止在核子中，因此无法进行大规模自由活动。然而，由于整个系统仍在膨胀，温度继续迅速下降。当降至10亿度左右时，中子失去了自由条件，要么衰变，要么与质子结合形成重氢、氦等元素；从这一时期开始，化学元素相继形成。当宇宙温度进一步降至100万度时，早期形成化学元素的过程就结束了。宇宙中的物质主要是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。当温度降至数千度时，宇宙中主要是气体物质。这些气体逐渐凝结，进一步形成恒星系统，演变成我们今天看到的宇宙。

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