小夸克胶子等离子体滴形状的新驱动力

相对论重离子对撞机 (RHIC)对不同类型粒子碰撞中粒子如何流动的新测量，为了解这些碰撞中产生的物质热点形状的起源提供了新的见解。这些结果可能会导致人们更深入地了解这种物质形式(称为夸克胶子等离子体(QGP))的性质和动力学。

QGP 是夸克和胶子的汤 ，它们构成宇宙中所有可见物质核心的原子核的质子和中子。科学家认为，大约 140 亿年前大爆炸之后，质子和中子形成之前，整个宇宙就充满了 QGP。RHIC 是能源部科学办公室布鲁克海文国家实验室核物理研究用户设施，通过以接近光速的速度碰撞原子核来创建 QGP。碰撞融化了质子和中子的边界，暂时将夸克和胶子从这些普通核构件(统称为核子)内的束缚中释放出来。

对 RHIC STAR 探测器数据的新分析表明，小原子核与大原子核碰撞时产生的 QGP 的形状可能会受到较小弹丸的子结构的影响，即质子和胶子内部夸克和胶子的内部排列。较小原子核的中子。这与 RHIC PHENIX探测器数据的出版物形成鲜明对比 ，该出版物报道 QGP 形状是由单个核子的较大尺度 位置决定的 ，从而决定了碰撞核的形状。

“QGP 的形状是由核子的位置还是由其内部结构决定的问题一直是该领域的一个长期研究问题。STAR 合作最近进行的测量为帮助解决这个问题提供了重要线索，”石溪大学教授、STAR 论文的主要作者 Roy Lacey 说。

事实证明，STAR 和 PHENIX 结果的差异可能是由于两个探测器各自的测量方式造成的，每个探测器从不同的角度观察 QGP 液滴。

跟踪两个粒子的相关性

正如 STAR 合作团队在《 物理评论快报》上刚刚发表的一篇论文中所报告的那样，他们的测量结果来自于对主要出现在探测器中心、束流管周围的粒子的分析。通过观察这个“中速”区域中粒子对之间的角度，物理学家可以检测是否有更多粒子沿特定方向流动。

布鲁克海文实验室和石溪大学的物理学家贾江勇说：“你使用一个粒子来确定方向，并使用另一个粒子来测量它周围的密度。” 颗粒的角度越接近，该方向的密度越高/颗粒越多。

这些流动模式可以通过与 QGP 形状相关的压力梯度来建立。STAR 团队分析了三种不同碰撞系统的流动模式：单个质子与金核碰撞;两个核子氘核(一个质子和一个中子)与金碰撞;以及三核氦-3 核(两个质子和一个中子)与金碰撞。这些数据是在 2014 年(氦气)、2015 年(质子)和 2016 年(氘核)的三次独立运行中收集的。

PHENIX 的流量结果基于中速粒子与在探测器前部区域发射的粒子之间的相关性。 该分析 发现，在这三个碰撞系统中建立的 QGP 斑点和流动模式与与金核碰撞的射弹的形状有关：球形质子产生具有均匀流动的 QGP 圆形液滴，细长的双粒子氘核产生细长的液滴和椭圆形流动模式，以及大致三角形的三粒子氦 3 核产生了 QGP 的三角形斑点，具有相应更强的三角形流动。

布鲁克海文实验室物理系核物理副主任詹姆斯·邓洛普 (James Dunlop) 表示：“在 PHENIX 的椭圆和三角形流量测量中，你可以看到原子核形状的清晰印记。”

相比之下，负责 STAR 分析的石溪大学研究科学家黄胜利表示，“无论我们观察哪一种射弹，STAR 的‘v3’三角形流动模式都是相同的。氦 3 核的三角形形状的印记似乎不存在，它产生比其他两个系统更明显的 v3 流动模式。我们的研究结果表明，与核子数量及其位置的变化相比，核子子结构波动在确定 QGP 形状方面发挥着更重要的作用。”

筑波大学助理教授 Takahito Todoroki 对 STAR 分析进行了独立交叉检查，发现了相同的结果。

一个观点问题

Dunlop 表示：“STAR 和 PHENIX 的两组测量数据都经过了双方合作中的独立团队的严格检查，结果毫无疑问。”

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