宇宙起源于一個(gè)熾熱而稠密的由基本粒子組成的湯，稱為夸克-膠子等離子體(QGP)。這種奇特的物質(zhì)狀態(tài)在大爆炸后只存在了極短的時(shí)間，但在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)它可以讓科學(xué)家們探究強(qiáng)相互作用的基本理論——量子色動(dòng)力學(xué)。了解QGP的性質(zhì)，特別是其粘度，對于這項(xiàng)工作至關(guān)重要。最近發(fā)表在《物理評論快報(bào)》上的一項(xiàng)研究提出了一種新的方法來研究QGP粘度。

粘度描述了流體抵抗流動(dòng)的能力。例如，蜂蜜的粘度很高，而水則可以自由流動(dòng)。QGP預(yù)計(jì)是一種流體，但是一種非常特殊的流體。其粘度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，決定了它將沉積在碰撞中的能量有效地轉(zhuǎn)換為粒子運(yùn)動(dòng)的效率。

該研究的數(shù)據(jù)來自相對論重離子對撞機(jī)（RHIC）設(shè)施的束能掃描（BES）計(jì)劃。BES在不同能量下碰撞不同類型的重離子，這些碰撞將核物質(zhì)加熱和壓縮，產(chǎn)生具有不同溫度和密度的QGP，模擬了早期宇宙的不同條件。

通過分析這些碰撞產(chǎn)生的粒子的集體運(yùn)動(dòng)，科學(xué)家們可以推斷出它們所穿越的QGP的性質(zhì)。該分析采用了一種稱為貝葉斯推理的方法，這種統(tǒng)計(jì)方法允許研究人員從復(fù)雜的碰撞數(shù)據(jù)中提取粘度和其他QGP性質(zhì)的最可能值。確定粘度的方法論涉及復(fù)雜的理論框架，如與強(qiáng)子輸運(yùn)模型結(jié)合的（3 1）D流體動(dòng)力學(xué)。

該研究重點(diǎn)關(guān)注兩種類型的粘度：剪切粘度和體積粘度。剪切粘度與QGP內(nèi)移動(dòng)的粒子所經(jīng)歷的摩擦有關(guān)。另一方面，體積粘度捕捉了QGP抵抗膨脹或壓縮的能力。分析揭示了對兩者都有趣的見解。

一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是QGP剪切粘度對重子化學(xué)勢(μ_B)的依賴性。該勢反映了QGP中重子（質(zhì)子和中子）和反重子數(shù)量之間的差異。研究結(jié)果表明，剪切粘度隨著μ_B的增加而增加，這意味著QGP隨著重子密度更高而變得“更粘”。

該研究還探討了QGP的體積粘度。雖然確切的值仍然不確定，但分析暗示了在特定碰撞能量附近可能存在最大值。這一發(fā)現(xiàn)具有有趣的意義，可能表明與基于晶格QCD的理論預(yù)測存在偏差。

這項(xiàng)工作的意義在于其穩(wěn)健的方法論以及它對QGP性質(zhì)的限制。通過采用貝葉斯推理，研究人員考慮了數(shù)據(jù)和理論模型中固有的不確定性。這使得與傳統(tǒng)的分析技術(shù)相比，對QGP粘度的理解更加細(xì)致入微。

然而，一些局限性仍然存在。目前的研究側(cè)重于粘度的特定方面，需要進(jìn)一步研究以創(chuàng)建更完整的圖景。此外，結(jié)合來自未來更高碰撞能量實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以提供更嚴(yán)格的約束。總而言之，新研究標(biāo)志著我們對這種奇特物質(zhì)狀態(tài)的理解向前邁出了一大步。