CERN发现夸克如何扰动原初等离子体——ScienceDaily

瑞士CERN大型强子对撞机的研究人员发现，高能夸克会在夸克-胶子等离子体中留下波状尾迹。观测结果表明，这种超高温物质形态会像液体一样对粒子运动作出集体响应，而不是由独立散射的粒子组成，ScienceDaily报道。

如何寻找夸克的尾迹

夸克-胶子等离子体是一种物质状态，在宇宙开始后的最初几微秒内，夸克和胶子以这种状态存在。在对撞机中，研究人员通过让包括铅离子在内的重离子加速至接近光速并发生碰撞，短暂再现这种状态。形成的这种物质液滴存在时间不足千万亿分之一秒，因此其性质需通过碰撞后产生的粒子分布来确定。

此前的搜寻聚焦于夸克—反夸克对，但它们的痕迹可能相互重叠。新方法筛选了夸克运动方向几乎与Z玻色子相反的事件。Z玻色子是一种与等离子体弱相互作用的中性基本粒子。这使研究人员能够将Z玻色子作为确定夸克运动方向的参照。

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分析数十亿次碰撞

该团队包括CMS合作组成员，分析了130亿次重离子碰撞的数据。在约2000次事件中，物理学家记录到了Z玻色子的产生。对于这些事件，他们研究了等离子体中的能量分布，并在与Z玻色子运动方向相反的一侧发现了类似飞溅和涡旋的结构。

由于Z玻色子几乎不与等离子体相互作用，研究人员将检测到的扰动与单个夸克的运动联系起来。结果也与一种混合模型一致：高能夸克喷流应当扰动等离子体，并在其后形成波状尾迹。论文作者计划将该方法用于更多数据，以测量此类扰动的尺寸、传播速度和持续时间。该研究发表于《Physics Letters B》期刊。