“弦論和RHIC對(duì)撞之間的聯(lián)系，人們未曾預(yù)料到，是令人高興的，”O(jiān)rbach博士說(shuō)?！跋艺搶で髮⒍兰o(jì)物理的兩大智力成果即廣義相對(duì)論和量子力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，它可能完全會(huì)對(duì)二十一世紀(jì)的物理產(chǎn)生深刻影響?！?O:P>
布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在2005年4月于佛羅里達(dá)州坦帕舉行的美國(guó)物理學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)議上宣布，RHIC四個(gè)合作組在辛勤作了將近一年實(shí)驗(yàn)后所寫(xiě)的論文將由《核物理A》雜志同時(shí)出版，還將編輯成布魯克海文專題報(bào)告（special Brookhaven report）。
這些概要顯示RHIC的一些觀測(cè)符合關(guān)于夸克-膠子等離子體的理論預(yù)言?？淇?膠子等離子體是假設(shè)宇宙大爆炸后僅幾微秒內(nèi)存在的一種物質(zhì)。的確，許多物理學(xué)家斷言RHIC已經(jīng)表明制造出了夸克-膠子等離子體。
然而，所有四個(gè)合作組都特別提到，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和基于夸克-膠子等離子體形成的簡(jiǎn)單模型的早期理論預(yù)言之間存在著差距。
在宇宙現(xiàn)有物質(zhì)中，夸克等被約束在質(zhì)子和中子內(nèi)，無(wú)法獨(dú)立存在。RHIC的研究人員從2000年6月起，讓金原子核以接近光速的速度相撞，試圖以相撞產(chǎn)生的巨大能量和溫度“融解”質(zhì)子和中子，使夸克以自由形態(tài)釋放出來(lái)。
“我們已經(jīng)達(dá)到了預(yù)言形成這樣等離子體所需要的溫度（熱比太陽(yáng)中心高15萬(wàn)倍）和能量密度（能量/單位體積）”，負(fù)責(zé)高能和核物理的BNL副所長(zhǎng)Sam Aronson（右圖）說(shuō)。但分析從2000年6月開(kāi)始到2003年物理運(yùn)行所得到的RHIC數(shù)據(jù)表明，RHIC金離子對(duì)撞中形成的物質(zhì)更像是液體而不是氣體。
該證據(jù)來(lái)自在對(duì)單個(gè)對(duì)撞中產(chǎn)生的成千上萬(wàn)粒子所走軌跡中沒(méi)有預(yù)料到的圖形的測(cè)量。這些測(cè)量結(jié)果顯示，對(duì)撞中產(chǎn)生的原始粒子往往集體移動(dòng)，以適應(yīng)壓力跨越對(duì)撞的原子核形成的體積的變化?？茖W(xué)家們把這個(gè)現(xiàn)象稱作“流動(dòng)”，因?yàn)樗愃屏黧w運(yùn)動(dòng)的特性。
但是，不像隨便移動(dòng)的單個(gè)分子的普通液體，RHIC上形成的熱物質(zhì)似乎按顯示出粒子中高度協(xié)調(diào)的模式移動(dòng)—有點(diǎn)兒像作為一個(gè)實(shí)體做出反應(yīng)的魚(yú)群，同時(shí)穿過(guò)變化中的環(huán)境。
Aronson 稱：“這是個(gè)近乎‘完美的’流體運(yùn)動(dòng)?！币馑际撬捎昧黧w動(dòng)力學(xué)的方程式加以解決。展開(kāi)這些方程式，在理論上描述“完美的”流體—那些具有極低粘性和因粒子中高度相互作用非常迅速達(dá)到熱平衡的能力。雖然RHIC的科學(xué)家們沒(méi)有直接測(cè)量粘性，但是他們可以從流體模式推斷，質(zhì)量上粘性非常低，達(dá)到量子機(jī)械的極限。
這些事實(shí)共同提出了一個(gè)引人注目的情況。Aronson說(shuō)：“實(shí)際上，RHIC正形成的物質(zhì)的集體相互作用程度、快速熱能化和極低粘性使其成為歷來(lái)觀測(cè)到的最近乎完美的液體?！?/FONT>
以上圖像將預(yù)言中的氣體夸克-膠子等離子體態(tài)(Figure A,見(jiàn)mpeg animation)的夸克中的相互作用和集體運(yùn)動(dòng)，或“流動(dòng)” 的程度與RHIC上金-金對(duì)撞觀測(cè)到的液態(tài)(Figure B,見(jiàn)mpeg animation)加以對(duì)比。綠色的"力線"和集體運(yùn)動(dòng)（僅在動(dòng)畫(huà)中可以看到）顯示在被描繪成近乎“完美的”液體中夸克間更高程度的相互作用和流動(dòng)。
在較早報(bào)道（reported earlier）的結(jié)果中，RHIC上進(jìn)行的其他測(cè)量顯示出，高能夸克和膠子的噴注在橫穿對(duì)撞中產(chǎn)生的熱火球時(shí)迅速減緩下來(lái)。這個(gè)“噴注淬火”證明該新形式的物質(zhì)中的能量密度格外地高—遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于由普通核物質(zhì)組成的介質(zhì)所能做出的解釋。
Aronson說(shuō)：“最近的發(fā)現(xiàn)不排除這個(gè)新的物質(zhì)態(tài)實(shí)際上是一種形式的夸克-等離子體的可能性，只不過(guò)有別于理論的預(yù)言?！痹S多科學(xué)家相信這個(gè)是這種情況。為解決這一問(wèn)題，RHIC正在進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量。
理論物理學(xué)家們的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算不能將在RHIC上觀測(cè)到的夸克和膠子之間的強(qiáng)耦合包括進(jìn)去，現(xiàn)也在重新考慮他們的一些早期模型和預(yù)言。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，他們?cè)谝恍┦澜缟瞎β首畲蟮挠?jì)算機(jī)上進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)字模擬，其他人正試圖將定量的粘性測(cè)量包括在以近乎光速運(yùn)動(dòng)的流體運(yùn)動(dòng)方程式里。一個(gè)子集的計(jì)算采用弦論方法預(yù)言RHIC上形成的液體的粘性，并解釋其他一些驚人的發(fā)現(xiàn)。這些研究將對(duì)液體“近乎完美”到何種程度提供更定量的了解。
意外的發(fā)現(xiàn)還為實(shí)驗(yàn)室以前達(dá)不到的極端溫度和密度時(shí)物質(zhì)特性的新發(fā)現(xiàn)提供了廣泛機(jī)遇。
布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室所長(zhǎng)Praveen Chaudhari說(shuō)：“發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里重建被認(rèn)為宇宙誕生后幾微秒里存在的近乎完美的液體，的確令人驚愕。四個(gè)RHIC合作組現(xiàn)正在收集和分析從第四年和第五年運(yùn)行得到的新的海量數(shù)據(jù)，我期待在不久的將來(lái)有更多更迷人的發(fā)現(xiàn)。”
科學(xué)家們總結(jié)了RHIC前三年的發(fā)現(xiàn)，稱RHIC重離子對(duì)撞形成的物質(zhì)不像預(yù)期的自由夸克和膠子的氣體那樣飛散，而看起來(lái)更像是一種液體。
