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中國科學(xué)院近代物理研究所研究員雍高產(chǎn)團(tuán)隊(duì)通過分析重離子碰撞后產(chǎn)生的粒子“指紋”,，提出了可能揭示夸克膠子等離子體出現(xiàn)的關(guān)鍵指標(biāo)，為探索宇宙誕生之初的物質(zhì)形態(tài)演變提供了新視角,。約138億年前,，在宇宙誕生后的百萬分之一秒內(nèi)，整個宇宙曾處于超高溫高壓狀態(tài),，構(gòu)成物質(zhì)的基本單元不是質(zhì)子和中子而是自由的夸克和膠子,，這種奇異的物質(zhì)形態(tài)被稱為夸克膠子等離子體。隨著宇宙膨脹降溫,，夸克膠子等離子體逐漸凝聚成原子核,。盡管科學(xué)家已在實(shí)驗(yàn)室中制造出夸克膠子等離子體，但要精確描繪其形成過程仍面臨挑戰(zhàn),。該研究分析不同質(zhì)量原子核的碰撞模擬發(fā)現(xiàn),，重輕反應(yīng)系統(tǒng)同類粒子發(fā)射比可作為揭示夸克膠子等離子體出現(xiàn)的關(guān)鍵指標(biāo)。如同指紋能識別身份,，不同粒子在碰撞中的產(chǎn)出比例蘊(yùn)含著重要信息,。研究使用改進(jìn)的多相模型模擬了鈣-40、鈣-48和金-197等不同重離子的劇烈對撞過程,，重點(diǎn)關(guān)注Λ超子,、K+介子、π介子和質(zhì)子等4種粒子的產(chǎn)生規(guī)律,。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),，當(dāng)碰撞系統(tǒng)從較輕的鈣-40升級到較重的金-197時,，某些特定粒子的產(chǎn)額比例出現(xiàn)異常變化。進(jìn)一步,，研究發(fā)現(xiàn),，在包含夸克自由度的碰撞模式中，粒子產(chǎn)額與參與碰撞的核子數(shù)基本成正比,；而在僅考慮強(qiáng)子作用的碰撞模式中,，重系統(tǒng)產(chǎn)生的粒子數(shù)量超出預(yù)期。這暗示某種新的物理機(jī)制在發(fā)揮作用,。研究表明,，當(dāng)夸克膠子等離子體形成時，夸克和膠子的自由流動抑制強(qiáng)子間的多重散射,，導(dǎo)致粒子產(chǎn)額明顯低于純強(qiáng)子模型的預(yù)期,；反之，若未出現(xiàn)夸克膠子等離子體,，強(qiáng)子間的持續(xù)碰撞會顯著增加粒子產(chǎn)額,。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究引入PACIAE模型進(jìn)行交叉驗(yàn)證,，證實(shí)了粒子產(chǎn)額異常與夸克物質(zhì)形成的關(guān)聯(lián)性,。模擬結(jié)果顯示，部分子再散射對粒子產(chǎn)額的影響微乎其微,，強(qiáng)子再散射則顯著增加粒子產(chǎn)額,。該研究提出的新型探針能夠有效降低系統(tǒng)誤差及各種模型不確定性，提高探測靈敏度與可靠性,，為繪制完整的夸克膠子等離子體相圖提供重要線索,。這一工作不僅深化了對高密核物質(zhì)狀態(tài)的理解，也為揭示宇宙早期演化之謎提供了新的實(shí)驗(yàn)思路,。近期,，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理快報(bào)B》（Physics Letters B）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃的支持,。論文鏈接宇宙演化示意圖