首先开始,有必要澄清一个要点:根据大爆炸理论,宇宙历史上最高的温度是在大爆炸后的第一毫秒达到的,当时是 10^33 ℃。

如果你想把摄氏温度转换成开尔文,只需加上273度。例如:10.000摄氏度= 10.273K,0℃= 273K

不过,关于宇宙大爆炸最开始的温度这只是一个理论。如果让我们定义人类能够记录和研究的实际温度。那我们将先从自己的星球上开始搜寻最高温度。

我们星球的最高温度

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(1)

地核

我想我们中的许多人会立刻想到地核:一个巨大的液态金属球,有点像一颗小星星。而地核的平均温度大约只有 5.800±500℃。

这可能让你失望了,因为任何物质随着温度升高都可能达到等离子相,地球的核心并不是等离子体。但是我们星球的大气层会有规律地以闪电的形式产生等离子体。

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(2)

闪电——这是我们地球大气层边界内最热的自然物体。纯等离子体,其温度可以达到 20.000-30.000℃。

但是,既然我们正在寻找宇宙中最高的温度,看来地球暂时不能满足我们的要求了。那么是时候离开地球进入太空。当然,我们会去最近的恒星——太阳。

距离我们最近的恒星——太阳

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(3)

任何恒星都是一个巨大的等离子球,也就是说,我们可能希望探测到相对较高的温度。然而,奇怪的是,太阳的表面温度是 5.700℃(甚至输给了地核)。

但是如果你深入挖掘...我们太阳的心脏非常热,温度达到 15.000.000℃!氢和氦原子的平均燃烧温度。在这个温度阶段,太阳是我们星系内绝对的领导者,但这只在我们太阳系的边界内...

科学家发现了一个奇怪的现象:离太阳表面一定距离的温度(日冕)可以达到一百万度,即比恒星表面高一个数量级。

宇宙中充满了处于不同进化阶段的数十亿颗恒星。我们的太阳只是一个黄矮子,它的温度受它的大小和燃烧的物质(氢)的限制。

宇宙中的恒星温度

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(4)

o-是蓝色巨人。

最大的明星-蓝色巨人同时也是最热的“活”明星。这些恒星的核心温度可以达到 1亿摄氏度

人类的大脑可以制造出同一级别的热核反应,核爆炸(广岛和长崎爆炸)中心的温度达到了 5000万到 1亿摄氏度。

当恒星温度越过1亿度的门槛时,乐趣就开始了。涉及氦的热核反应,导致更重原子的进一步形成:碳、氧、硅、铁。这样的温度并不是宇宙的极限。

超新星的温度

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(5)

爆炸携带了恒星中的所有化学物质,在数十亿公里的范围内

超新星核心的温度达到 500亿摄氏度,一些超新星注定会变成中子星。这样一颗恒星的温度将保持在 10^11(1000亿)摄氏度。

但是中子星并不是我们宇宙中的冠军。为了找到最终的赢家,我们必须回到地球。2012年,利用大型强子对撞机,科学家们进行了一系列实验来产生夸克胶子等离子体。

目前我们人类记录到的宇宙温度冠军

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(6)

夸克和胶子是构成质子和离子的基本粒子(我们甚至从未见过他们。但是由于在LHC的实验,我们可以计算出它们的存在)。这种等离子体是在重离子或质子以接近光速的速度碰撞后形成的。

超级对撞机为什么能产生黑洞(寻找宇宙中的最高温度)(7)

粒子碰撞模拟

所以,在接近光速的粒子碰撞中,形成了一系列爆炸,威力如此之大,以至于不同基本粒子混合在一起。这个反应释放的热量太可怕了,温度达到 5.5*10^12(万亿)摄氏度!

现在目前我们知道的宇宙中最高温度是我们人类制造的。毫不奇怪,我们是地球上的主导物种。试想一下,我们能够再现反应,这种粒子碰撞反应本质上类似于宇宙起源的反应!这也是我们探索宇宙起源的最重的手段。

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