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重离子碰撞实验产生比中子星还强的磁场，有助首次测量夸克汤电导率

透过重离子碰撞实验观察原子内部起作用的力，科学家发现碰撞产生夸克汤以及比中子星磁场还强 1,000 倍的磁场痕迹，使研究人员能研究两者之间相互作用，有助进一步测量夸克汤电导率以完善早期宇宙模型。

中子星是宇宙已知密度最大物体，其中磁星拥有高达 10^11 高斯的最强磁场，发展成一种难以想象的力量;作为比较，保护我们免受宇宙辐射和太阳粒子危害的地球磁场强度仅 0.5 高斯。

不过地球上也能检测到强度远超这些宇宙怪物的磁力，比如最近美国布鲁克黑文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，BNL）利用相对论性重离子对撞机（Relativistic Heavy Ion Collider，RHIC）分析重离子碰撞，发现碰撞产生的夸克汤留下破纪录磁场痕迹。

夸克–胶子电浆（Quark–gluon plasma，QGP）俗称夸克汤（quark soup），是量子色动力学的相态，出现于极高温与极高密度环境，理论预测早期宇宙充满 QGP，它们与巨大电场、磁场的互动可能影响早期宇宙结构。

在正常物质中，夸克透过胶子携带的强核力结合成多夸克粒子，比如质子与中子。但在夸克–胶子电浆中，夸克和胶子可以自由行动，近年随着各种粒子对撞机升级，科学家已成功人工制造出这种物质并试着从中观察各种粒子与物理行为。

为了观察重离子碰撞产生的 QGP 是否存在电磁场、从而导致带电粒子发生偏转，布鲁克黑文国家实验室自 2000 年以来一直在进行重核碰撞实验，像金这样的重原子核（也称为重离子）偏心碰撞预计可产生高达 10^18 高斯的强大磁场，如果磁场存在，它必然影响带电粒子运动并感应电磁场。

但由于重离子碰撞过程仅持续不到 10 -23秒，难以观察，因此科学家没有尝试直接测量磁场，而是寻找磁场对碰撞产生的粒子影响证据，具体来说就是研究不同带电粒子的集体运动。

现在，物理学家在 QGP 观察到法拉第电磁感应现象，首次测量磁场如何与 QGP 相互作用，随着夸克、胶子从重离子碰撞过程释放，有证据显示磁场会在 QGP 中感应出电磁场。

此外，团队不仅在高能量的金重离子碰撞观察到这些讯号，200GeV 低能量的钌、锆等较小原子核碰撞也观察到这些讯号，表明这些效应具普遍性。

科学家将能利用这种感应来探测 QGP 电导率，了解 QGP 的磁性与电磁特性能进一步帮助确定自由夸克、胶子结合形成强子（质子、中子）的条件，比如什么温度下夸克和胶子是自由的，什么温度下会“冻结”成为强子，在另一个维度研究这些基本特性，提供有关强相互作用更多资讯。

新论文发表在《物理评论 X》（Physical Review X）期刊。