記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校高能核物理課題組與美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）、華中師范大學(xué)等單位合作，在RHIC-STAR質(zhì)心能量為200 GeV的重離子碰撞實驗中觀察到，奇異粲介子Ds與中性粲介子D0的產(chǎn)額比值相對于質(zhì)子質(zhì)子碰撞有顯著的增強。研究結(jié)果表明：宇宙大爆炸早期形成的極端高溫高密的熱核物質(zhì)——夸克膠子等離子體中，的確存在夸克與膠子的自由度，粲夸克與奇異夸克級聯(lián)是奇異粲介子Ds強子化的重要方式。研究成果日前發(fā)表在《物理評論快報》上。
宇宙大爆炸及其演化一直是人類探索自然的最基本科學(xué)問題之一。理論預(yù)言在宇宙大爆炸初期數(shù)微秒內(nèi)會在有限的空間中積聚極大的能量，溫度可達數(shù)萬億度。在這樣的極端高溫高密條件下，被強相互作用禁閉在強子中的夸克與膠子將會獲得更大的自由度，從而使強子物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭淇四z子等離子體。高能重離子對撞機，將重離子加速到極高能量撞在一起，從而可以在實驗室中模擬宇宙大爆炸的情形。由于粲夸克很重，只能通過初始的硬散射過程產(chǎn)生，而在熱核介質(zhì)中，極高的溫度可以額外產(chǎn)生正反奇異夸克對，這就表現(xiàn)為奇異夸克的“豐度”增加。Ds由一個粲夸克與一個反奇異夸克組成，D0由粲夸克與反上夸克組成，兩者產(chǎn)額之比相較質(zhì)子質(zhì)子碰撞有顯著增強，驗證了這一物理圖像，同時也驗證了粲介子通過夸克溶合而成的強子化機制，是重離子碰撞中產(chǎn)生的熱密核物質(zhì)具有部分子自由度的重要實驗證據(jù)。
中科大高能核物理課題組主導(dǎo)研制了基于MRPC的飛行時間探測器，極大拓展了STAR實驗上帶電粒子的鑒別能力；同時作為主要參加單位參與了基于MAPS 高分辨硅像素技術(shù)的重味徑跡探測器研制，精確測量了重味強子衰變頂點，在該實驗研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
該研究成果為人們理解粲夸克的集體運動性質(zhì)和強子化過程提供了重要的實驗依據(jù)。
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