宇宙最高温度纪录:大爆炸瞬间达到1亿亿亿亿摄氏度 宇宙大爆炸,温度,,粒子,,,量子引力,,

宇宙最高温度纪录:大爆炸瞬间达到1亿亿亿亿摄氏度-第1张图片-天网之家

从一定意义上讲,宇宙中最炽热的是大爆炸,如果我们追溯到宇宙起源之初,宇宙变得非常密集、非常炽热,并且没有限制。

新浪科技讯 北京时间6月24日消息,据国外媒体报道,当你在6月夏季汗流浃背的时候,你一定会认为接近40摄氏度的高温很热,但在宇宙尺度上讲,地球高温气候不足为奇。太阳自身温度超过1500万摄氏度,但与最高温天体相比,太阳不会列入其中。事实上,科学家在地球上产生的高温记录是太阳温度的数倍(以微观区域动能计算)。让我们来和天文学家与物理学家一起探讨宇宙中最热的目标究竟是什么?

亚伯拉罕·勒布(Abraham Loeb)

美国哈佛大学天文学教授

从一定意义上讲,宇宙中最炽热的是大爆炸,如果我们追溯到宇宙起源之初,宇宙变得非常密集、非常炽热,并且没有限制。大爆炸奇点标志着爱因斯坦引力理论的崩溃,物质和辐射的密度和温度偏离至无穷大。为了正确处理大爆炸,我们需要通过合并量子力学来修改爱因斯坦方程,然而不幸的是,我们没有一个可靠的量子引力理论能够揭晓大爆炸前后究竟发生了什么?

最新研究报告称,我们发现可以在宇宙微波背景下观察大爆炸之前可能发生了什么。我们在宇宙中发现的其它奇点是黑洞,我们希望观察到的差异现象可使用相同的理解进行解决。宇宙最热的目标,从一定意义上讲,就是大爆炸。

詹姆斯·比彻姆(James Beacham)

杜克大学博士后研究员、欧洲核子研究委员会(CERN)粒子物理学家

我认为,宇宙中最热的目标是重离子碰撞产生的碰撞点,就像位于美国长岛布鲁克海文国立实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)和欧洲核子研究委员会的大型强子对撞机(LHC)。也就是说,我们不能排除宇宙中某个地方潜在的一支文明拥有比地球人类更先进的粒子物理程序,并获得比大型强子对撞机能量更高的重离子碰撞的可能性。这是一个非常有趣的推论,当我们在大型强子对撞机保持5万亿电子伏特下碰撞重离子,大型强子对撞机是宇宙中最冷的延伸物体,因为27公里长的环形隧道可以弯曲和引导光束保持在1.9K(零下271摄氏度),比外太空2.7K的温度更低,同时,在碰撞点形成宇宙中最高的温度。因此大型强子对撞机是非常独特的物体。

我们无法排除宇宙中某个地方潜伏着另一种文明拥有比我们更先进的粒子物理程序,并获得比大型强子对撞机更高的重离子碰撞能量的可能性。

艾琳·迈尔(Eileen T。 Myer)

美国马里兰大学物理学副教授

我会问:“热是什么意思?”许多人会直接告诉我:“热就是最高温度!”

实际上“温度”是一个比人们所认知更有内涵的一个概念。我们最常表达的温度概念特指一些物体(例如:水、烤箱中气体等)处于“热平衡”的状态。通俗地讲,这意味着这些物质的任何一个单独单位都有一个内能,它与其他的能量形式十分相似。如果你做一个柱状统计图,它们会形成一个钟形曲线:大多数物质接近于能量平均值。在这种情况下,温度就有了明确含义,因此我所说的这些“热量”来源类型,实际在极端条件下持续了很长时间。宇宙最热目标通常以两种形式表现,一种类型是恒星中心区域,这里等离子非常密集,元素被融合在一起(最大、最快的燃烧恒星温度达到2亿摄氏度);另一种类型是星系团中星系之间延伸的气体,它们也可以达到数亿摄氏度的高温环境,例如:El Gordo星系团。目前科学家仍在研究这些星系延伸气体如何被加热,多数人认为这与星系中心的超大质量黑洞爆发密切相关。

当然,还有一种情形会超越上述两种情况的温度,虽然该情形持续时间非常短暂,仅是一瞬间,它是超大质量恒星演变超新星的时候,温度可达到数十亿摄氏度。

对于“宇宙最热”概念也可以解释为“超级能量事件”,我也会将最好的词语来形容我研究的宇宙目标,它是星系中心超大质量黑洞喷射的等离子喷射流,这些喷射流可能加热主星系周围的气体。我们称黑洞喷射流具有“相对性”,其中的等离子体完全电离,等离子体中的电子运动速度非常快——达到光速的99.9999%。科幻小说和太空旅行爱好者可能知道,当某种物体接近光速时,所需能量将呈指数级增长,这意味着让物体运行得越快,就需要越来越多的能量。事实上,要将任何巨大物体达到光速都需要无限级的能量,因此黑洞喷射流所需的总动能非常巨大。从某种程度上讲,它们是宇宙中能量最大的事件,这与它们长达数十万年甚至更长时间的“寿命”有关。

斯宾塞·克莱因(Spencer Klein)

美国加州大学伯克利分校物理学家、劳伦斯·伯克利国家实验室资深科学家

什么是宇宙最热目标?这个答案取决于“目标”的定义,温度是衡量每个粒子平均能量的一种方法,但只有当大量粒子已经热化(达到类似的平均能量),温度才会起作用。我们永远不会讨论单个原子的温度,就像我们不会将单个分子称为液体或者气体,如果单个粒子具有完全不同的能量,我们也不会使用温度这个术语进行描述。

正常情况下,我们通常用100-1000个粒子讨论一个热化系统,在个数量限制下,地球上最热目标是夸克胶子等离子体(QGPs),是当欧洲核子研究委员会大型强子对撞机(LHC)碰撞两个铅核时产生的,当铅核动能转化为核物质时,会产生数千个夸克和胶子。夸克和胶子膨胀和冷却,最终结合形成质子和其它强子,达到最高温度取决于它们首次成为夸克胶子等离子体的时间,同时也取决于夸克和胶子相互作用达到的热化程度,这一点并不是很好地理解。因此,要定义夸克胶子等离子体首次作为热化目标存在的时间并不容易,一个计算出的初始时间相当于5.5万亿摄氏度,如果初始时间不同,温度可能会升高或者降低50%。

如果这个问题不受空间和时间的限制,那么宇宙大爆炸的温度要比这个温度高许多。就像夸克胶子等离子体一样,决定它什么时候首次变成一个热化物体取决于“目标目标”的定义,但即使忽略宇宙最早、非常炽热的时期,宇宙温度很容易达到100万亿摄氏度以上。

凯文·皮姆布雷特(Kevin A。 Pimbblet)

英国赫尔大学天体物理学资深讲师

如果我们对宇宙的定义包括过去发生的一切,那么宇宙中最热的目标就是大爆炸自身。当前科学家认为,宇宙温度接近大爆炸的那一刻,相当于达到1亿亿亿亿摄氏度。很显然,这是人类日常生活难以想象的高温,而且不是人们可以轻易测量的。

那么我们能够测量什么呢?令人惊讶的是,我们已测量了地球上一些非常热的温度条件。2012年,欧洲核子研究委员会大型强子对撞机以略低于光速运动的重离子碰撞在一起,产生了5万亿摄氏度的高温,这是我们迄今测量到的最高温度。

但近期有什么新的发现吗?科学家表明,近期发现一颗恒星坍塌过程,恒星内核可达到10亿摄氏度。(叶倾城)

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