上海應物所等在核物質QCD相圖研究中取得突破

　　最近，中科院上海應用物理研究所核物理研究室的“百人計劃”研究員徐駿博士與美國德州農工大學Che-Ming Ko教授合作，在多相輸運模型中引入粒子的平均場勢，定量地解釋了在美國布魯克海文實驗室——相對論重離子對撞機STAR合作組的束流能量掃描實驗中觀測到的正反粒子橢圓流的劈裂，并從中獲取了QCD相圖及強子-夸克相變臨界點的信息。該工作對人們理解強相互作用基本性質有重要意義。這一研究成果已正式發表于物理學刊物《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 112, 012301 2014)上。

　　重離子碰撞是研究強相互作用的基本實驗手段之一。在相對論重離子碰撞中，由于能量非常高，人們認為產生了夸克——膠子等離子體這樣一種新的物態，與宇宙剛剛誕生時的物質形態類似。該實驗目前主要在美國布魯克海文實驗室——相對論重離子對撞機(RHIC)和歐洲核子研究中心大型強子對撞機(LHC)上進行。研究夸克——膠子等離子體的性質和強子——夸克相變是相對論重離子碰撞的基本任務。理論研究認為，當碰撞能量比較高時，強子——夸克相變是連續相變;當碰撞能量稍低時，強子——夸克相變是一級相變，連續相變到一級相變的過渡點稱為QCD相圖的臨界點。為了尋找該臨界點，RHIC的STAR合作組正在進行束流能量掃描實驗，核物理研究室的許多STAR合作組成員都投入到這一實驗的數據采集與分析工作中。

　　目前，束流能量掃描實驗已經得到許多重要結果，其中比較引人關注的是正反粒子橢圓流的劈裂。所謂橢圓流，指的是重離子碰撞中在反應平面方向和垂直于反應平面方向出射粒子數的不同。當碰撞能量比較高時，所有粒子的橢圓流均基本滿足夸克數標度率，正反粒子具有相同的橢圓流，這一點與束流能量掃描實驗結果不同。為了解釋正反粒子橢圓流的劈裂，徐駿研究員及合作者利用Nambu-Jona-Lasinio模型描述多相輸運模型中的夸克相，在夸克相及強子相中分別引入了粒子的平均場勢。研究發現，夸克的矢量相互作用對定量解釋實驗上正反粒子橢圓流的劈裂十分關鍵，而前者影響著QCD的相結構及相變臨界點的位置。該研究同時也是以馬余剛研究員為首席科學家主持的國家重點基礎研究計劃(973計劃)“高溫高密核物質形態研究”的重要成果之一。

上海應物所等在核物質QCD相圖研究中取得突破