水是一种神奇的物质(神奇的流体)

我们的宇宙始于138亿年的大爆炸。从那以后，宇宙一直在膨胀和冷却。正如我们今天所知，这种快速膨胀创造了粒子、原子、恒星、星系和生命。正如我们已经知道的，所有的物质都是由原子组成的。原子是由原子核和围绕原子核旋转的电子组成的。原子核由统称为核子的质子和中子组成，核子由通过胶子相互作用的夸克组成。在极高的温度下，夸克和胶子可以挣脱核子的束缚，形成高温稠密的粒子汤，称为夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体。
质子和中子都是由三个夸克组成，负责传递强力的胶子会把夸克牢牢粘在一起。高温下，夸克和胶子会挣脱出来，形成稠密的高温夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体。|图片来源：原理夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体是一种非常奇特的物质状态。天文学家认为，在大爆炸后的1元微秒(0.000001秒)内，温度高得不可思议。当时这种物质充斥着我们的宇宙。了解夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体及其流动是高能物理的前沿。夸克和胶子之间的强相互作用可以用量子色动力学(QCD)来描述。虽然QCD提供了一个强作用力的理论，但是很难单独解决和理解夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体的性质。为了更好地研究这种奇怪的物质状态，物理学家将通过大型粒子对撞机制造夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体。这些实验为理解宇宙早期存在的这种物质状态带来了新的见解。
一直以来，科学家们都认为夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体具有与我们所熟悉的普通物质截然不同的特性。例如，虽然夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体和液态水都是流体，但是液态水的性质是由原子和分子的行为所决定的。原子和分子比夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体中的粒子大得多，而将这些原子和分子束缚在一起的力要弱得多。现在，一项新的研究表明，夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体与水惊人地相似。他们发现，虽然夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体的粘度和密度比水高16元数量级，但它们具有相同的粘密度比。对于流体，粘度与密度之比(即运动粘度)决定了其流动模式。这是一个非常重要的比率，因为流体的流动不仅取决于其粘度，还受纳维尔-克拉普-卡伦鲍尔-斯托克斯方程(NS方程)控制，该方程包括密度和粘度。因此，即使普通物质和夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体具有非常不同的粘度和密度，只要这一比例对于两种不同的流体是相同的，这两种完全不同的流体就会以相同的方式流动。液体的运动粘度可以随着温度的变化而变化，变化的范围可以跨越多个数量级。然而，一个非常有趣的特殊点是，几乎所有液体的运动粘度都有一个通用的下限。根据之前对这个下限的研究，我们知道流体的运动粘度受到一些基本物理常数的制约，比如普朗克常数、电子质量、分子质量(由核质量决定)。这些自然常数最终决定了质子是否是稳定的粒子。它们不仅控制着恒星的核合成，还控制着生命所必需的生化元素的创造过程。在新的研究中，研究人员发现这种常见流体(如水)的运动粘度下限与夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体的运动粘度下限相似。
新的结果让我们对夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体有了更好的了解。说明在夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体的奇特系统中，粒子的运动和我们水龙头流出的水的运动是一样的。此外，这项研究提供了一个非常难得和可喜的例子，即物理学家可以对差异巨大的系统进行定量比较。虽然研究人员表示，他们并没有完全理解这种惊人相似性的根本原因，但他们认为这可能与基本物理常数有关，这些物理常数设定了普通流体和夸克-Kramp-Karrenbauer胶子等离子体的一般粘度的下限。
#创意团队：
编译：信介
#参考源：
https://www . qmul . AC . uk/media/news/2021/se/quark-glon-plasma-flows-like-water-from-new-study . html
https://www . science . ku . dk/English/press/news/2021/study-reveals-new-details-on-the-first微秒内发生的事情/
#图像来源：
封面：数字艺术家/图片