STAR在氧原子核碰撞中发现夸克—胶子等离子体迹象——ScienceDaily

美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机RHIC的STAR实验，在氧原子核碰撞中发现了形成夸克—胶子等离子体的有力证据。据ScienceDaily报道，研究结果发表在《Physical Review Letters》期刊上。

夸克—胶子等离子体是一种超高温、超高密度的物质状态。按照当前的认识，它存在于大爆炸后的最初时刻，在质子和中子形成之前。通常，RHIC通过碰撞质量大得多的金原子核来产生这种状态。一个氧原子核含有八个质子和八个中子，因此此类碰撞可用于研究更小的系统。

喷注的能量损失

关键迹象是所谓的喷注淬灭——穿过碰撞后形成物质的高能粒子窄束会损失能量。科学家分析了RHIC于2021年在200吉电子伏特能量下进行的氧碰撞数据。

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研究人员将原子核正面碰撞中的喷注与非中心碰撞的结果进行了比较，后者预计不会形成等离子体。他们记录到与喷注淬灭相关的高能粒子约20%的抑制。该效应小于金原子核碰撞中的效应，但足够明显，表明夸克—胶子等离子体正在形成。

等离子体形成的下限

此前，在CERN大型强子对撞机的氧原子核碰撞中也观测到了喷注淬灭，但能量超过5,000吉电子伏特。RHIC在200吉电子伏特下的测量，为小系统中可能出现这种原初物质状态特征迹象的已知条件设定了更低的界限。

RHIC于2026年结束运行，但物理学家仍需处理由STAR和sPHENIX探测器收集的最后一次运行数据。这些测量可能有助于确定夸克—胶子等离子体在哪些最小系统尺寸和能量下不再形成。