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This Podcast Was Recorded Inside a Particle Collider

2025/5/9
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Science Quickly

AI Deep Dive Transcript
People
A
Alex Jentsch
Topics
Alex Jentsch: 我们通过摧毁原子来理解原子内部结构,就像拍摄爆炸后的鞭炮照片并试图将其复原一样。相对论性重离子对撞机(RHIC)最初是为了研究宇宙早期状态而建造的,通过模拟大爆炸后的条件,我们试图了解物质在极端条件下的行为。原子核由带正电的质子和不带电的中子组成,而质子和中子内部还有更复杂的夸克结构。夸克是质子和中子内部的组成部分,它们通过强核力结合在一起,这种力比电磁力强得多。胶子是传递强核力的粒子,类似于光子在电磁力中的作用。强核力是将质子和中子结合在一起,最终形成原子核的力。RHIC加速器的工作原理类似于高速公路入口匝道,粒子经过一系列加速器阶段最终达到接近光速并发生碰撞。在重离子碰撞实验中,质子和中子会熔化成夸克-胶子等离子体,其行为更像液体而非气体。夸克-胶子等离子体中的粒子相互作用强烈,这影响了我们对它们的测量。质子的自旋不仅来自夸克,也来自胶子。RHIC将被拆除以腾出空间建造新的电子-离子对撞机(EIC)。与使用质子或离子的碰撞相比,使用电子进行碰撞可以提供更清晰的原子核图像。RHIC每年产生约15PB的数据,并且随着时间的推移数据量不断增加。质子的质量大部分并非来自夸克,而是来自强核力本身的相互作用。质子的自旋只有约30%来自夸克,其余部分的来源尚不清楚。当重离子加速到接近光速时,它是否会无限产生胶子,或者其产生会在某个点停止,这是一个重要的研究问题。理解构成万物的基本粒子对于人类来说至关重要,因为这关乎我们对自身和宇宙的根本认知。在实验室环境中研究宇宙早期状态,以及使用大型机器研究微观粒子,本身就具有极大的吸引力。

Deep Dive

Shownotes Transcript

我们将进行一次实地考察,参观美国唯一的粒子对撞机——相对论性重离子对撞机 (RHIC),它位于布鲁克海文国家实验室。实验室的科学家亚历克斯·延奇 (Alex Jentsch) 为听众讲解了一些基本术语和相互关联的技术,这些技术帮助布鲁克海文的研究人员探究我们看不见的宇宙的问题。RHIC 正在为新的电子离子对撞机 (EIC) 做准备,而 EIC 可能有助于我们发现将可见物质结合在一起的“胶水”的秘密。

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