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宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

时间:2019-08-28 21:23 来源:菜叶 作者: 菜叶

人类的智慧没有到尽头,我们的温度计长度也还没有达到尽头。重离子对撞机中,物理学家让两束金离子束高速相撞,制造出了高达4万亿度的温度!而大型强子对撞机,氢原子核和其他原子核的高速碰撞甚至制造出了高到10万亿度的高温。

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

在我们地球上,熔点最高的物质是铪合金,大约是4200℃,地球核心温度可达6800℃,足以融化地球上的任何物质,在太阳内部,温度更是高达1500万度。

宇宙中最高温度是普朗克温度,存在于宇宙大爆炸刚开始那一刻,也就是大爆炸开始的10^-43秒时,温度为10^32K,也就是1亿亿亿亿度。大爆炸开始后的1秒钟,温度就降到了100亿度。

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

宇宙经过138.2亿年的膨胀演化,现在宇宙微博背景辐射温度低得可怜,只有2.75K,也就是-270.4摄氏度。

我们太阳中心温度1500万度,寿命有100亿年;迄今已知最大质量的恒星是r136a1,质量是太阳的265倍,其中心最高温度达到20亿度,只有这种温度才能完成铁以前的核聚变。这颗恒星的寿命只有300万年。

厄普顿布鲁克海文国家实验室的“原子撞击器”造成的剧烈爆炸,创造了4万亿摄氏度的新纪录。这比太阳的中心热得多,大家知道太阳内部中心温度相比而言只有1500万度,这个温度比恒星爆炸纳秒级中心所释放的超新星还要灼热数万倍以上。

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

那么10亿摄氏度是个什么样的概念?

这样的超高温已经超过了普通人的理解范围,温度的本质是微观粒子的热运动,微观粒子的热运动越剧烈,宏观表现出来的温度也就越高,如果微观粒子的热运动完全停止,那么就达到了理想的绝对零度。

人类只有在高能物理中,能接触到如此高的温度,比如中国的“人造太阳”,就产生了高达1亿度的电子流,由超导体产生的强磁场束缚着;在氢弹爆炸的瞬间,中心温度可达2亿度以上;在大型强子对撞机中,人类制造过4万亿度的超高温,这个温度是根据碰撞粒子的速度来计算的。

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

NASA发射帕克太阳探测器,在近日点时,太阳激起的日冕温度高达100万度,但是粒子密度只有每立方米10^15个,这些高温粒子直接撞击到帕克太阳探测器的外壳,探测器强大的制冷装置,能及时转移这些能量,使得探测器外壳不至于融化。

科学家们测到四万亿摄氏度的瞬间温度,在此等高温状态下,物质根本都难以集聚到一块,原子之间的作用力受高温影响,都无法起作用,所以,只能以夸克状态存在。科学家们将物质可能达到的最高温度表示为普朗克温度,而普朗克温度的值为1.417×10∧32K,如果粒子运动的最高速度达到了光速,那么,此物质的温度也就达到了普朗克温度。

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

10亿摄氏度就是比太阳中心的温度高上50倍,那是一种什么样的状态?可能物质变成气态后,气体内的原子之间都无法相互作用了,或许真的如上所说,其只能以夸克的状态存在了。

10亿度的高温,可以在部分恒星中产生,大质量恒星在演化末期,会形成红超巨星,当碳和氧的燃烧结束时,温度可达10亿度,然后氖、钠、镁、铝等元素开始燃烧,最终形成硅、钙、铁等元素。

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

大质量恒星在发生超新星爆发时,内部温度超过100亿度,这样的温度下原子核已经解体,如果超新星留下的是一颗中子星,中子星在刚形成时内部温度可达1000亿度,然后会在几分钟内降至几十亿度。

那么这么创造这么高的温度有什么用呢?

其实创造这些温度之后,能持续的时间非常短。主要原因是刚才说到的,科学家想要还原宇宙最初的状态,从而进一步推理宇宙大爆炸理论的可行性。上面说到的4万亿温度不用说普通物质了,就连夸克也“融化”成为等离子体了……

宇宙大爆炸,10亿摄氏度是个什么样的概念?

两年前,日内瓦CERN的物理学家们将铅离子碰撞成夸克胶子等离子体,通俗一点也就是融化的“亚原子汤”。瑞士日内瓦CERN的大型强子对撞机进行特大撞击后,温度达到了5.5万亿摄氏度或9.9万亿华氏度,这是太阳核心温度的36万倍!

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