在大爆炸后的一瞬间，物质以万亿度的夸克-胶子等离子体形式存在，持续仅数微秒后凝聚成质子和中子。科学家在大型加速器中通过高速离子碰撞再现这种等离子体，产生原子核尺度、寿命仅为数十千万分之一秒的等离子体滴。重夸克等不参与等离子体的粒子在其中穿梭，其运动方式能够揭示等离子体的微观结构。爱因斯坦1905年的布朗运动理论描述了粒子在流体中的阻力与随机冲击的平衡，但在相对论速度下该理论失效，因为等离子体内部的相互作用超出其描述范围。MIT 与 UCSB 的研究团队推导出一种相对论性粒子在流体中受力的理论，预测了重夸克在接近光速飞行时的动量变化概率分布。计算基于强相互作用，在弱耦合的夸克-胶子气体中得到一条近似钟形但两侧倾斜的分布曲线——大幅冲击出现的概率比传统钟形更高，且减速冲击比加速冲击更常见。该倾斜结构在不同组成的等离子体以及强耦合情形下均保持一致，表明是一种普遍特征。由此可推断，原始的夸克-胶子等离子体比以气体模型描述的更强相互作用，更类似液体。该研究得到美国能源部核物理办公室、国家科学基金会和西蒙斯基金会的资助。\n\n点评：该工作通过严谨的强相互作用计算，揭示了相对论粒子在极端流体中的非对称冲击分布，为利用重夸克探测早期宇宙等离子体提供了可操作的理论框架。