科学
新证据表明，质子和中子在“熔化”时会经历“一级”相变——一种走走停停的温度变化。这类似于冰融化的方式：能量首先升高温度，然后在转变过程中，温度保持稳定，同时能量将固体转变为液体。只有当所有分子都变成液体时，温度才能再次升高。对于质子和中子，熔化状态是夸克和胶子的汤。在相对论重离子对撞机(RHIC) 上研究这种夸克-胶子等离子体(QGP) 的科学家们看到了这种走走停停转变的迹象。来自低能量碰撞的最新数据为这种模式增加了新的支持。
影响
超过 35 年以来，理论家们已经预测了科学家们可以寻找的特征，作为 QGP 中一阶相变的证据。但是找到这些特征需要在广泛的能量范围内研究 QGP 并绘制出微小斑点的关键特征，这些微小斑点在它们形成后仅消失了十亿分之一万亿分之一秒。由于 RHIC 的灵活性和 STAR(RHIC 的电磁跟踪器)探测器的复杂性，科学家们终于掌握了所需的测量结果。
概括
RHIC 是美国能源部 (DOE) 科学用户设施办公室，其建造的部分目的是研究核物质如何转变为自由夸克和胶子汤。RHIC 加速和碰撞不同能量的金原子核，以研究它们如何熔化形成这种 QGP。在转变过程中观察到 QGP 的压力下降和更长的寿命类似于在冻结或熔化时保持稳定的水温——这是一级相变的标志。STAR 物理学家通过测量粒子的侧向偏转(压降会降低这种“流动”)和所创建系统的大小(寿命更长的系统在一个维度上看起来更大)来寻找这些迹象。测量这种微小的尺寸变化需要使用波长小于飞米的粒子——比人类头发的宽度小十亿多倍。在本研究中以最低能量产生碰撞需要运行 RHIC，其中一个粒子束与 STAR 探测器内的固定金箔发生碰撞。来自这些最低能量、“固定目标”碰撞的数据扩展了能量范围，并与长期以来理论上发生在一阶相变中的预测模式一致。科学家们仍在收集和处理来自更详细扫描的数据，以了解不同碰撞能量下相变的其他特征。在本研究中以最低能量产生碰撞需要运行 RHIC，其中一个粒子束与 STAR 探测器内的固定金箔发生碰撞。来自这些最低能量、“固定目标”碰撞的数据扩展了能量范围，并与长期以来理论上发生在一阶相变中的预测模式一致。科学家们仍在收集和处理来自更详细扫描的数据，以了解不同碰撞能量下相变的其他特征。在本研究中以最低能量产生碰撞需要运行 RHIC，其中一个粒子束与 STAR 探测器内的固定金箔发生碰撞。来自这些最低能量、“固定目标”碰撞的数据扩展了能量范围，并与长期以来理论上发生在一阶相变中的预测模式一致。科学家们仍在收集和处理来自更详细扫描的数据，以了解不同碰撞能量下相变的其他特征。
联系
Michael Lisa
俄亥俄州立大学
lisa@physics.osu.edu
Lijuan Ruan
STAR 联合发言人，布鲁克海文国家实验室
ruan@bnl.gov
资金
这项工作得到了美国能源部科学办公室、核物理办公室、美国国家科学基金会、俄罗斯联邦教育和科学部、中国国家自然科学基金委员会、中国科学院、中国科学技术部和中国教育部，NCKU教育部高等教育萌芽项目，韩国国家研究基金会，捷克科学基金会和捷克共和国教育、青年和体育部，匈牙利国家研究、发展和创新办公室、匈牙利人力部新国家卓越计划、印度政府原子能司和科技司、波兰国家科学中心、克罗地亚共和国科学、教育和体育部、俄罗斯原子能公司和德国联邦教育部、Wissenschaft、Forschung and Technologie、亥姆霍兹协会、文部科学省和日本协会促进科学。
出版物
阿卜杜拉，MS等。(STAR Collaboration), √sNN = 4.5 GeV 处 Au+Au 碰撞的流动和干涉测量结果。物理评论 C103，034908(2021)。[DOI：10.1103/PhysRevC.103.034908]
