NST | 重离子碰撞中底夸克偶素的“顺序压低”及热密介质中的强力

相对论重离子碰撞的主要物理目标是研究由“自由”夸克和胶子组成的新物质形态—夸克胶子等离子体（QGP）的性质。底夸克偶素是由底夸克及其反夸克组成的色中性束缚态，在QGP中受到部分子的德拜屏蔽效应和散射作用发生解离，是研究QGP性质的理想探针之一。近期，STAR 国际合作组首次在千亿电伏特能区的金核-金核碰撞中观测到底夸克偶素ϒ基态和激发态的“顺序压低”（sequential suppression）现象，为研究QGP热力学性质提供了重要的实验支撑。NST最新刊发的这篇 View-Point 短文回顾了此方向的一系列研究工作。

常见的三种底夸克偶素ϒ态分别为ϒ(1S)、ϒ(2S) 和ϒ(3S)，其中，ϒ(1S)的结合能约为ϒ(2S)的2倍、为ϒ(3S)的5.5倍。由于ϒ(3S)结合能最小，其物理尺度最大，由部分子色荷屏蔽导致解离所需的温度最低，且更容易受到热密介质中部分子散射的影响而进一步发生解离。综上，在QGP中部分子的色荷屏蔽和散射的共同下，ϒ基态和激发态会受到不同程度的产额压低，即“顺序压低”。对ϒ基态和激发态“顺序压低”的测量可用来研究QGP的热力学性质及热密介质中强相互作用力的改变。近期，STAR合作组在金核-金核碰撞中通过双缪子和双电子衰变道重建ϒ介子，利用核修正因子（金核-金核碰撞与等效质子-质子碰撞中ϒ的产额比）首次在千亿电子伏特能区观测到了ϒ的顺序压低。该研究工作由美国布鲁克海文国家实验室的阮丽娟、马荣荣，中国科学技术大学的唐泽波、王鹏飞，华南师范大学的杨帅等领衔完成，相关成果以“Observation of sequential ϒ suppression in Au + Au collisions at 200 GeV with the STAR experiment”于2023年3月14日发表在Physical Review Letters上。STAR将在2023至2025年采集海量的金核-金核碰撞数据，预期ϒ基态和激发态的测量精度将显著提高，进一步促进相关理论研究的发展，进而加深人们对QGP基本性质的理解。

（杨帅 供稿）

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https://link.springer.com/article/10.1007/s41365-023-01213-3

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