華大在線(xiàn)訊（通訊員 王棣）近日，國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）以編輯推薦和(Editor Suggestion)形式發(fā)表了相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)（RHIC）STAR實(shí)驗(yàn)合作組的最新研究成果“RHIC金核金核碰撞中凈質(zhì)子數(shù)漲落的精確測(cè)量”，同時(shí)被美國(guó)物理學(xué)會(huì)旗下的《物理》期刊作為亮點(diǎn)報(bào)道。

該研究對(duì)RHIC第二階段束流能量掃描（BES-II）中金-金核對(duì)撞產(chǎn)生的凈質(zhì)子數(shù)漲落進(jìn)行了高精度測(cè)量，為探索量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）相圖中的臨界點(diǎn)提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)依據(jù)。我校STAR實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)羅曉峰教授是該成果的主要作者之一，他與STAR實(shí)驗(yàn)合作組的日本筑波大學(xué)、美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、印度國(guó)家科學(xué)與教育研究所、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的科研人員合作共同完成了此研究工作。該研究成果于2025年9月29日正式發(fā)表, 美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室第一時(shí)間對(duì)該成果進(jìn)行了報(bào)道，報(bào)道中引用了羅曉峰教授對(duì)研究重要性的評(píng)論。

QCD臨界點(diǎn)的尋找是當(dāng)前高能核物理領(lǐng)域的前沿課題。理論預(yù)言，強(qiáng)相互作用物質(zhì)在高溫高密條件下會(huì)經(jīng)歷從強(qiáng)子物質(zhì)到新物質(zhì)相-夸克膠子等離子體(QGP)的相變，臨界點(diǎn)或一級(jí)相邊界的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是最后證實(shí)QGP存在的充要條件。實(shí)驗(yàn)中，逐事件凈質(zhì)子數(shù)漲落被認(rèn)為是識(shí)別QCD相變的重要觀(guān)測(cè)量。本次工作依托RHIC第二階段束流能量掃描（BES-II）實(shí)驗(yàn)，采用升級(jí)后的STAR探測(cè)器收集的高統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)測(cè)量了凈質(zhì)子數(shù)分布的四階累積量及其比值，發(fā)現(xiàn)其在碰撞能量19.6 GeV附近顯著偏離非臨界模型基線(xiàn)，偏離置信度達(dá)到2–5倍標(biāo)準(zhǔn)差。該特征被認(rèn)為是系統(tǒng)進(jìn)入QCD臨界區(qū)域的可能信號(hào)。該成果為揭示宇宙早期極端狀態(tài)下的演化和物質(zhì)性質(zhì)提供了新線(xiàn)索，并將為未來(lái)探索高重子密度區(qū)QCD相結(jié)構(gòu)和狀態(tài)方程打下重要基礎(chǔ)。

羅曉峰教授10多年來(lái)長(zhǎng)期帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參與RHIC-STAR實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)了凈質(zhì)子數(shù)漲落分析方法的發(fā)展與完善，并在數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)誤差評(píng)估和物理解釋方面作出核心貢獻(xiàn)。課題組培養(yǎng)的張宇（廣西師范大學(xué)）和黃儀鴿博士負(fù)責(zé)了該研究成果的數(shù)據(jù)分析工作。

值得一提的是，在第二階段能量掃描（BES-II）中，STAR實(shí)驗(yàn)除完成對(duì)撞模式下(7.7-19.6 GeV)的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集外，還同步開(kāi)展了固定靶實(shí)驗(yàn)，覆蓋了從7.7 GeV一直到3 GeV的更低碰撞能量區(qū)間，使實(shí)驗(yàn)可探測(cè)的重子化學(xué)勢(shì)上限從約420 MeV擴(kuò)展到約750 MeV，大幅度拓展了QCD相圖高重子密度區(qū)域的探索范圍。此次發(fā)表的成果聚焦于對(duì)撞模式下的高精度測(cè)量，固定靶數(shù)據(jù)的分析工作正在穩(wěn)步推進(jìn)中。隨著后續(xù)分析結(jié)果的陸續(xù)發(fā)布，預(yù)計(jì)將進(jìn)一步豐富對(duì)QCD臨界點(diǎn)及一階相變邊界的認(rèn)識(shí)，并為揭示極端條件下核物質(zhì)性質(zhì)提供更加關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

為了在高重子密度區(qū)核物質(zhì)相結(jié)構(gòu)、尋找QCD相變臨界點(diǎn)這一具有重大發(fā)現(xiàn)潛力的研究方向上占據(jù)領(lǐng)先地位、取得突破，世界各大科技強(qiáng)國(guó)紛紛建造大型加速器和粒子探測(cè)器、開(kāi)展重離子碰撞實(shí)驗(yàn)，其中包括德國(guó)FAIR的壓縮重子 (Compressed Baryonic Matter, CBM) 實(shí)驗(yàn)(2028年試運(yùn)行)、俄羅斯杜布納(Dubuna)聯(lián)合核子研究所NICA Multi-Purpose Detector (MPD)重離子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)（2025年試運(yùn)行）、中國(guó)科學(xué)院近代物理所HIRFL-CSR External-target (CEE) 外靶實(shí)驗(yàn)（2025年試運(yùn)行）。我校積極加入了這些實(shí)驗(yàn)并參與探測(cè)器研制和建造，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)依托國(guó)內(nèi)外大型加速器設(shè)施，在更低能區(qū)(2-8 GeV)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)測(cè)量，以進(jìn)一步尋找QCD相變臨界點(diǎn)并確認(rèn)其在相圖中的位置。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目以及科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目資助。RHIC-STAR是位于美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)上STAR實(shí)驗(yàn)的大型國(guó)際合作組，由來(lái)自14個(gè)國(guó)家76個(gè)單位的745位科研人員組成。

（審讀人：趙蘊(yùn)杰）