文章导读
想象一下，你试图在实验室里重现宇宙大爆炸后百万分之一秒的“原始汤”，却始终抓不住其中夸克与胶子舞动的确切证据。几十年来，理论物理学家预言，在这锅名为“夸克胶子等离子体”的炽热稠密物质中，不同的重夸克束缚态会像不同熔点的金属一样依次“熔化”，但实验始终无法捕捉这一关键现象。现在，中国科学家通过机器学习，首次在相对论重离子对撞机中清晰观测到了粲夸克偶素的“顺次熔解”——这不仅验证了一个悬置20年的预言，更意味着我们可能第一次拿到了直接测量这股“原始之力”强度的标尺。问题是，这个标尺揭示的宇宙早期图景，会和我们计算出的模型一致吗？
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中国科学技术大学重离子碰撞实验课题组在STAR国际合作组中发挥主导作用，在相对论重离子对撞机能区首次观测到粲夸克偶素“顺次熔解”现象，为深入理解超高能原子核对撞产生的新物质形态——夸克胶子等离子体的特性迈出重要一步。该成果3月24日以“Observation of charmonium sequential suppression in heavy-ion collisions at the Relativistic Heavy Ion Collider”为题在《物理评论快报》上在线发表。
超高能原子核对撞的主要目标是产生一种由夸克和胶子作为组分、以强相互作用为主导的新物质形态——夸克胶子等离子体，并深入研究其特性和动力学机制。人们普遍认为，宇宙在大爆炸后约百万分之一秒时处于这种形态。对夸克胶子等离子体的研究有助于深入理解强相互作用的本质以及宇宙早期演化规律。
粲夸克偶素是由粲夸克及其反夸克组成的束缚态。丁肇中先生因1974年发现第一个粲夸克偶素—J/ψ粒子而获得诺贝尔物理学奖。当粲夸克偶素被放置于夸克胶子等离子体这一特殊物质形态中时，该束缚态可能会被解离，且解离概率随束缚能降低而增加，这一现象被称为“顺次熔解”现象。该现象早有理论预言，但由于实验难度大，位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机经过20余年的研究，一直未能在实验中观测到。
中国科学技术大学唐泽波、查王妹教授和研究生王岩、沈凯峰等通过机器学习方法显著提升了粲夸克偶素激发态的信号显著度，首次在该能区观测到粲夸克偶素的“顺次熔解”现象，并与相关理论计算进行了比较，为夸克胶子等离子体特性研究和动力学机制的理解提供了重要实验依据。这是该课题组继2023年在该能区首次观测到底夸克偶素“顺次熔解”之后的又一次突破。
中国科学技术大学唐泽波教授、查王妹教授和研究生王岩、沈凯峰为该STAR合作组文章的主要作者。王岩的博士学位论文工作是该文章的核心组成部分。
STAR是基于美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机上STAR实验的大型国际合作组，由来自14个国家77个单位的700多位科研人员组成。该项研究受到了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院等单位资助。
论文链接：https://doi.org/10.1103/ghzh-kv8z
（物理学院、科研部）
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之前看过丁肇中发现J/ψ的纪录片，没想到现在还能挖这么深 👍
求问粲夸克偶素和J/ψ是啥关系？一直没搞明白
这实验也太硬核了吧，真·高能物理！