宇宙刚诞生的时候，连原子核都凑不起来。

那时的空间太热、太挤，别说原子，就连构成原子核的质子和中子也没法成形。整个宇宙里充满了更小、更基本的东西：夸克和胶子。它们搅在一起，像一锅顺滑流动的热汤，物理学家管它叫夸克-胶子等离子体。

随后宇宙膨胀，这锅汤迅速冷却。胶子顾名思义，就是把夸克粘在一起的胶水，温度一降，它就把夸克3个一组粘成质子和中子。汤没了，取而代之的是一团四处飘散的质子和中子气体。

物理学上，这叫相变。水蒸气凝成水、水冻成冰，都是相变。宇宙早期的这次相变决定了后来一切物质的模样，可它在多高的温度、多大的密度下发生，具体又是怎么变的，至今还是一笔糊涂账。

最近，美国纽约州长岛上一台今年刚刚关机的对撞机，在它留下的数据里出现了一点可能的线索。

这台机器是美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）。从2000年前后开始，物理学家让它把金原子核加速到接近光速，再迎面撞在一起。撞击的能量极高，足以在一瞬间把原子核砸回夸克和胶子，短暂地重现宇宙诞生时那锅夸克-胶子汤。

汤只存在极短的一刹那，随即冷却，炸成大量新粒子四散飞出。捕捉这些碎片的，是对撞机上一台名叫螺线管径迹探测器（STAR）的大型设备。它记录下每个粒子的飞行轨迹，物理学家再倒推回去，看看那锅汤冷却时发生了什么。

这次的发现藏在一个叫横向动量的量里。金原子核沿着一条直线对撞，碎片飞出时，垂直于这条直线方向的那部分动量，就是横向动量。每次撞击产生的碎片，横向动量都会有些高低起伏，物理学家把这种起伏叫涨落。

研究人员把对撞能量从高往低调，逐档比较涨落的大小。结果在某一档能量上，涨落出人意料地往下凹了一块。这一档对应的，是物理学家研究核物质以来制造出的最致密的状态之一。成果已发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

论文合作者、美国休斯敦大学的鲁蒂克·马尼坎丹（Rutik Manikandhan）说：“这次测量可能是一个信号，说明这里确实存在相变。它暗示了临界点的存在。”

临界点这个词，拿水来解释最容易懂。在普通气压下烧水，水在100℃突然沸腾，液体和气体之间界线分明。可如果把温度和压力同时往上加，过了大约374℃、218个大气压这个点，液态水和水蒸气就再也分不清了，两者平滑地融成一体。这个分界点就是水的临界点。

物理学家猜测，夸克汤变成质子和中子的过程也有类似的分界。在温度极高、密度较低的条件下，比如宇宙诞生之初，这个转变可能是平缓过渡的；在密度极高的条件下，它可能会变成突变。两种方式交汇的地方，就是理论家寻找了几十年的那个临界点。

找到它，意义不止于回看宇宙的童年。

宇宙里密度最高的物质，藏在中子星内部。中子星是大质量恒星死亡后留下的残骸，一整颗恒星的质量被压进一座城市那么宽的空间里。马尼坎丹说：“我们并不完全清楚中子星内部的物质处于什么相态。我们可以弄明白，比如说，声音在中子星核心里传播得有多快。”

声速听上去是个冷门问题，却直接关系到中子星能扛住多大的压力。弄清了它，天体物理学家就能更准确地算出，一颗中子星要重到什么程度，才会彻底塌缩成黑洞。

不过，这一个下凹到底意味着什么，眼下谁也说不准。

没有参与这项实验的美国杜克大学物理学家贝恩特·米勒（Berndt Mueller）说：“现有数据是一个耐人寻味的迹象，但不足以确定这个现象的来源。问题在于，这只是一个观测量，单凭它没法锁定解释。”

有一种更平淡的解释摆在那里。对撞能量变了，撞出来的粒子种类也跟着变。能量高时，产生的介子更多，介子由一个夸克和它的反物质伙伴反夸克组成；能量低时，产生的质子和中子更多。粒子的配方一变，横向动量的涨落本身就可能跟着起落，未必需要什么临界点来帮忙。

德国达姆施塔特的亥姆霍兹重离子研究中心（GSI）的物理学家扬·施泰因海默（Jan Steinheimer）在一篇预印本中专门研究了这种可能。他说，要想有根有据地宣称找到了临界点，必须先排除这类平凡效应，或者至少算清楚它们和临界点信号相比有多大。

要把两种解释分开，只能靠更多数据。

RHIC运行了25年，今年早些时候已经正式关机。它这些年攒下的海量撞击记录，科学家还远远没来得及看完。

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图为美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机上的螺线管径迹探测器（STAR），它能重现宇宙诞生之初的致密核物质，图源：Brookhaven National Laboratory

信源：Moskowitz, Clara. "Surprising Result Seen in Primordial Matter inside Atom Smasher." Scientific American, edited by Lee Billings, 28 Sept. 2026