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「科技时空」科学家首次测量到超子的整体极化效应

发布时间:2018-05-15 15:26 类别:购彩大厅

  比来,由包罗中国科学手艺大学学者在内的中国科学家加入的美国布鲁克海文国度尝试室STAR国际合作组,在重离子碰撞中初次观测到了夸克胶子等离子体(QGP)的“全体极化”(global polarization),发觉碰撞发生的Lambda超子相对于碰撞反映平面具有较着的自旋极化。STAR国际合作组的该研究功效于8月3日作为封面颁发在《天然》杂志上[548, 62-65 (2017)]。在这个尝试中,中国科大研制的新型MRPC-TOF探测器大大提高了粒子分辩率和尝试精度,最终使STAR科学家在大噪声布景中捕获到了全体极化效应的微弱信号,实现了冲破。

  QGP是大爆炸之后的晚期宇宙的形态,它是由自在的亚原子粒子构成的系统。在过去二十年里,物理学家们操纵美国布鲁克海文国度尝试室(BNL)的相对论性重离子对撞机(RHIC)和欧洲核子核心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)进行高能原子核碰撞尝试,在尝试室中发生出QGP并研究其物理性质。比来十年的尝试成果表白,这种新物质形态是尝试室中发生的温度最高、最欠亨明和最接近完满的流体。

  原子核有必然大小,在高能非对心原子核碰撞中会发生沿着事例平面法向的庞大角动量。在碰撞核心区会发生高温高密度的QGP流体,非对心原子核碰撞发生的庞大角动量会以流体涡旋的形式传送到QGP中。这些流体涡旋能够看做是局域的轨道角动量,自旋轨道耦合效应使QGP中有自旋的粒子极化。这种关于事例平面的极化效应叫做全体极化效应,最后是由中国科学家梁作堂和王新年在2004年提出的。全体极化效应能够通过丈量Lambda超子衰变到质子和pi介子测到。衰变发生的质子沿着Lambda超子的自旋标的目的飞出,通过记实阐发这些质子的轨迹,研究人员能够测到Lambda超子的极化形态。RHIC-STAR国际合作组在2007年就测验考试在碰撞能量为200 GeV时丈量Λ超子的全体极化效应,可是成果为零。比来,在RHIC能量扫描的较低碰撞能量区间的金核与金核碰撞尝试中,STAR国际合作组初次观测到Lambda超子的全体极化效应。据此揣度,QGP流体的局域扭转角速度可达到每秒10的21次方次,这是迄今为止在宇宙中察看到的扭转最快的物质形态。

  STAR国际合作组由来自14个国度的54家科研单元的500余名研究人员构成。中国科大的尝试高能物理团队是STAR国际合作组的主要研究力量,做出了良多具有世界影响力的研究工作。STAR合作组将来将继续开展Lambda超子全体极化的更精细丈量,中国科大、布鲁克海文国度尝试室和俄亥俄州立大学等STAR成员单元正合作升级前向事例平面探测器,通过美国能源部、中国科技部以及国度天然科学基金委的赞助,将建成高颗粒度高分辩率的事例平面探测器,在RHIC束流能量扫描二期运转期间投入利用,预期将提高事例平面分辩率约1倍(因而极化丈量误差减小1倍),同时承担端盖飞翔时间探测器升级。这些探测器的升级革新使更详尽和更深切地研究超子全体极化效应成为可能。

  中国科大传授王群带领的中国科大高能核物理理论研究组是最早研究全体极化效应的团队之一。王群在2017年2月受邀在美国芝加哥举办的高能核物理范畴规模最大和最主要的夸克物质国际大会上做关于《重离子碰撞全体极化效应》的大会演讲,也是在该次会议上作大会演讲的仅有的两位来自国内的学者之一。王群与他指点的博士庞龙刚(王群研究组2012博士结业)以及合作者提出了通过丈量超子极化联系关系函数来探测夸克胶子等离子体的流体涡旋性质的设想,颁发在《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett.117,192301(2016)],这篇文章也被此次颁发在《天然》上的文章援用。

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