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277、极端高温物质相变的温度阈值研究
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欧洲核子中心预印本doi :10.5281/zenodo.23049600 或 https://doi.org/10.5281/zenodo.23049600 本人学术身份编号：orcid id: 0009-0005-2185-5790，可自行前往学术官网检索查阅相关研究内容。 读者自行复制该编号去 zenodo 官网搜索（用英文标题或英文关键词搜索）就能查看英文、中文pdf全文。 摘要 美国布鲁克海文国家实验室 RHIC 重离子对撞机可实现最高 4 万亿度的极端碰撞温度，是人类研究高温致密物质相变的核心实验装置。数十年以来，高能物理领域统一将 RHIC 超高温碰撞产物解释为夸克胶子等离子体，并默认粒子解体的物理机制为超高撞击压强导致的核子挤压破碎。该认知体系完全依托标准模型的传统范式建立，仅基于实验现象归纳，缺少底层第一性原理的理论支撑，存在本质性的物理机制误判。 本文提出全新物理机理：质子、中子均为高能伽马光子自旋自锁形成的稳态笼式结构，中子间强力为纯粹吸引力，结合天体引力形成的极端压强无法破坏光子自锁结构。粒子不存在压强破碎阈值，结构性彻底消融、物质形态发生本质相变的唯一可控条件为临界高温解离。基于该理论，本文充分利用 RHIC 束流能量连续可调的硬件特性，设计一套精细化梯度温度扫描实验方案，通过多档位降能对撞、分层温区对照、多物理量同步探测、大数据统计分析，精准捕捉核子光子笼首次解离的临界相变温度，定量区分机械挤压碎裂与高温熔融解离两种完全不同的物理过程。 RHIC 已有实验观测证实，4 万亿度极端条件下解离形成的高温流体，在体系膨胀冷却之后，可以重新凝聚生成全新的实物粒子。这一现象恰好印证本理论提出的完整物质循环：物质（核子）经临界高温解离转化为伽马光子；当高温光子体系降温，高能伽马光子再次发生对撞，满足自旋匹配条件时，光子重新自锁，再次生成质子、中子、电子等实物粒子，完成从物质到光，再由光生成物质的完整闭环。依托现有探测器技术升级，能够对冷却阶段新生粒子开展更加精细的甄别，区分新生粒子与原始入射核碎片。 本研究可在地面实验室精准测定宇宙极端物质相变基础常数，修正长期以来高能物理对高温物质形态的误读，同时为中子星演化、黑洞内核结构、黑洞喷流产生机制、宇宙早期粒子生成机理等天体物理疑难问题提供全新的理论与实验支撑。 关键词 极端高温；重离子对撞；RHIC；物质相变；粒子解离；温度阈值；光子自锁结构；光质互变 引言 重离子碰撞实验是现阶段人类唯一能够在可控条件下模拟宇宙极早期高温致密物质状态的研究手段。美国布鲁克海文国家实验室 RHIC 相对论重离子对撞机自 2000 年成功实现金核 - 金核高能对撞后，逐步建立起完整的极端高温物质研究体系，于 2010 年正式确认满能量对撞可产生高达 4 万亿摄氏度的瞬时碰撞温度，创造了地面实验室可实现的最高温度记录。 在近二十余年的研究中，RHIC 实验产出了海量高温物质实验数据，学界普遍认为超高能重离子碰撞依靠极端撞击压强冲破核子内部结构，解禁夸克与胶子，从而形成夸克胶子等离子体。该解释体系主导了整个高能核物理领域的研究方向，所有实验设计、数据筛选、物理图像拟合均围绕 “压力破碎核子” 的核心假设展开。实验同时观测到一个关键现象：高温致密体系随着空间膨胀、温度回落，能够重新形成各类强子、轻子粒子。现有理论将该过程解读为夸克胶子的强子化，但是该解读并未从本源层面回答，最基础的实物粒子从何而来。 但现有研究体系存在一个根本性短板：实验先行、理论滞后、范式固化。所有实验均在既定框架内摸索，从未跳出传统粒子物理模型开展前置性理论预判。无底层理论指导的实验研究，本质属于盲人摸象式的局部观测，只能解释表层现象，无法区分同一实验结果背后的多种物理机制，最终造成长期的系统性误判。 从现有 RHIC 实验设计来看，设备硬件具备极强的可调性，束流能量可连续下降、碰撞温度可梯度调节，完全具备扫描相变临界点的条件。同时配套探测系统经过多年迭代，相比早年的实验设备，拥有更高的时间分辨、粒子甄别能力，可以精细分辨粒子产生时序，区分原始核碎片与冷却之后新生出来的粒子。但受传统物理认知束缚，过往实验仅关注最高温极限状态，从未系统开展低温至超高温的连续测温扫描，始终未能回答两个核心物理问题：第一，粒子解体究竟是压强主导还是温度主导；第二，核子彻底消融的真实临界温度为多少，以及高温组分冷却重新生成实物粒子的完整物理机制。 基于以上研究空白，本文依托全新底层物理机理，建立 “压强不可碎核、高温方可解离；光子冷却自锁复生成物质” 的物理模型，设计精细化、可重复、可证伪的梯度温度扫描实验，通过分层温区对照、多维度物理量探测、突变信号捕捉，精准标定极端物质相变阈值，完整厘清粒子解离与光子重新自锁成核的全套物理过程。  |
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