一幅科學風格插畫,展示兩個Λ粒子從閃爍的量子真空中分離而出,周圍環繞著自旋軌跡與能量波紋,背景為深藍色宇宙空間與粒子對撞軌跡。
一幅科學風格插畫,展示兩個Λ粒子從閃爍的量子真空中分離而出,周圍環繞著自旋軌跡與能量波紋,背景為深藍色宇宙空間與粒子對撞軌跡。

這項發現讓我們更清楚物質如何從看不見的量子漲落中浮現,對關注基礎物理演進的朋友來說,是理解宇宙結構的一塊重要拼圖。

科學家首見粒子從虛無中誕生 事件脈絡與關鍵事實

科學家首次在實驗中直接觀測到粒子從看似空無一物的真空中誕生。這項研究由美國布魯克黑文國家實驗室的RHIC加速器進行,透過STAR探測器分析高能質子碰撞後的碎片,發現成對的Λ重子與反Λ重子具有18%的自旋關聯性,統計顯著性達4.4個標準差。此結果支持理論預測:在極高能量下,量子真空中的虛粒子對可被「提升」為真實存在的粒子。

Λ粒子之所以關鍵,在於其衰變過程能保留內部奇異夸克的自旋資訊,即使夸克本身因「夸克禁閉」無法單獨觀測,研究人員仍可透過子粒子發射角度重建原始自旋方向。這種自旋排列模式在短距離內存在,但隨粒子間距增加而衰減,顯示量子有序性會因環境交互作用而退相干。

過去認為物質質量主要來自希格斯場,但實際上質子與中子的質量99%來自強交互作用能量與夸克和真空的動態交互作用。這次發現雖未完全解開質量起源之謎,卻提供了一種新實驗途徑,驗證量子色動力學(QCD)中真空極化機制的真實存在。

事實

  • 2026年,美國布魯克黑文國家實驗室在RHIC的STAR實驗中首次直接探測到Λ與反Λ粒子從真空中成對產生。
  • 觀測到的自旋關聯性達18%,統計顯著性為4.4個標準差,支持量子真空極化理論。
  • Λ粒子衰變能保留自旋資訊,使研究人員可追溯其源自真空激發而非隨機碰撞產物。
  • 研究排除了膠子分裂與末態交互作用等替代解釋,強化了真空創生機制的說服力。
  • 成果發表於《自然》期刊,為理解可見物質質量99%來自強交互作用提供關鍵實驗證據。

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