《物理评论快报》封面文章发表我校王新年教授及合作者研究成果

华大在线讯（通讯员 盛欣力）在高能重离子对撞实验中，物质会被加热到极高温度，形成一种由强相互作用主导的全新物态——夸克胶子等离子体（QGP）。如何探测 QGP 内部强相互作用场（简称“强场”）的时空结构，一直是高能核物理领域的重点难题。

近日，由意大利佛罗伦萨大学盛欣力博士后(前华中师范大学博后)、加拿大麦吉尔大学吴祥宇博士后（华中师范大学博士毕业生）、德国法兰克福大学Dirk Rischke教授和我校王新年教授组成的团队，提出了一种全新的可观测量—“超子净自旋关联”。该指标能够有效去除流体力学背景，首次为定量探测 QGP 内部的强场涨落强度提供了清晰的实验途径。相关研究作为封面文章发表于近期《物理评论快报》。（相关论文信息：https://doi.org/10.1103/z5kk-98my）

早在2004年，王新年教授和山东大学梁作堂教授就开创性地预言，非对心重离子碰撞的巨大的轨道角动量的一部分会转移到 QGP中使其具有很强的整体的涡旋度。通过自旋-轨道耦合效应，QGP 中的夸克会沿着系统角动量方向产生整体的自旋极化。这一“流体涡旋导致极化”的现象，已在2017年和2023年被 STAR 实验组通过超子极化和矢量介子自旋取向的观测所证实。

尽管宏观旋转机制很成功，但在微观的夸克层面，实验观测到的矢量介子自旋取向（取决于其内部夸克与反夸克的自旋关联）的信号幅度，远大于经典流体涡旋或电磁场机制所能给出的理论预期。为了解释上述反常，团队的部分研究人员前期提出了一种假设：除了宏观层面的流体涡旋，QGP 内部的强相互作用场还存在强烈的短程微观涨落。这种涨落会诱导空间上相近的夸克之间产生额外的自旋关联，从而导致了实验所观测到的矢量介子自旋取向。然而，由于强场涨落与流体力学效应叠加在一起，该机制是否占据主导地位，在理论和实验上一直存在争议。

为了彻底验证“强场涨落”机制，研究团队将目光转向了超子（Hyperon）系统。由于超子自旋极化和矢量介子自旋取向在夸克层面具有统一的物理起源，超子之间理应同样存在由强场涨落主导的自旋关联。

团队基于相对论性 3+1 维粘性流体动力学模拟与夸克组合模型，对超子自旋关联进行了系统定量的计算，并发现了一个独特的现象：对同种超子（Λ-Λ）和反超子（反Λ-反Λ）产生的自旋关联影响几乎一致。而异种超子（Λ-反Λ）产生的自旋关联量级相同，但符号相反。

基于上述物理特征的显著差异，研究团队创新性地构造了一个新的实验观测量——净自旋关联（定义为：同种超子自旋关联 与 异种超子自旋关联 之差）。这种类似差分测量的手段非常巧妙：通过两者的相减，能够完美地相互抵消、剔除掉占据大头的流体力学涡旋效应（背景），从而将微观的“强场涨落效应”以干净的信号形式保留下来。这为后续对撞机实验验证自旋关联的产生机制、探测强场涨落提供了坚实的理论指导。

（审读人：秦广友）