高能核物理前沿_探寻夸克_胶子等离子体_马余刚

《高能核物理前沿_探寻夸克_胶子等离子体_马余刚》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高能核物理前沿：探寻夸克-胶子等离子体马余刚对于我们身处的物质世界，现宙间的物质主要是质子、电子、光生指出：20世纪物理学存在两大代物理学认为它是起源于约150亿子和一些比较轻的原子核。当温度疑难，其一是对称性丢失，其二是至200亿年前的一次宇宙大爆炸。降到几千度时，辐射减退，宇宙间夸克禁闭，疑难的解决，可能与真在宇宙的早期，物质的温度和密度主要是气态物质，气体逐渐凝聚成空的结构有关。人们预期通过相对都相当大，整个宇宙体系达到平衡。气云，再进一步形成各种各样的恒论重离子碰撞形成高温高密极端条初始的宇宙间只有正反夸克

2、、轻子、星体系，成为我们今天看到的宇宙。件，改变真空的性质，从而解除夸胶子等一些基本粒子形态的物质。宇宙大爆炸学说是现代宇宙克禁闭产生出一种在夸克层次上的随着体系的迅速膨胀，大约在几个学的主流学说，它认为我们今天所新物质形态——夸克胶子物质或夸微秒后，温度下降到几百MeV（1处的状态也只是宇宙演化的一个阶克-胶子等离子体（QGP）。这种10MeV的温度大约相当于1.16×10段。面对如此美妙的理论，我们不新物质形态的能量密度将比中子星K），产生了夸克-胶子等离子体禁会问，我们还能在现今的世界中内部更大，关于核物质的

3、通常概念（Quark-gluonplasma,QGP）物质去认识了解早期的宇宙状态吗？那已不再适用，需要揭示出一些崭新状态，之后随着物质的进一步膨胀时的物质究竟与我们今天所处的物的原理。这一预期一旦得到实验证和冷却，正反夸克对可以形成介子，质状态有多大的不同？是不是我们实将给人们对宇宙演化、星体的形三个夸克形成了中子、质子等，同能观测到很多奇特的物质，包括反成与性质、物质的微观结构与相互时电子、光子和中微子等轻子依然物质呢？我们又如何去探测它？作用等许多方面的认识带来深远影活跃在宇宙中。此时，早期处于大为了回答这些

4、重要的科学问题，响。正因为如此，相对论重离子碰尺度自由运动状态的夸克、胶子由欧美国家相继建立了大型重离子对撞的理论与实验研究形成了跨世于夸克/胶子间的强相互作用就被撞机，如位于美国布鲁克海文国纪物理学的一个最前沿的主流研囚禁在核子内，失去了大尺度自由家实验室的相对论重离子对撞机活动的机会。用科学的术语说夸克（RelativisticHeavyIonCollider，被禁闭了。但是故事并没用结束。RHIC）和欧洲核子中心的大型强由于整个体系仍在不断膨胀中，结子对撞机（LargeHadronCollider,果温度很快

5、下降。当温度降到10LHC）。前者运行于2000年，后亿度左右时，中子开始失去自由存者运行于2010年，目前两者是当在的条件，它要么发生衰变，要么前国际上高能核物理研究的最大规与质子结合成重氢、氦等元素；化模的科学研究装置。图1宇宙演化的示意图学元素就是从这一时期开始形成相对论重离子对撞机和STAR探（引自：D.E.Groometal.,ParticleData的。温度进一步下降到100万度后，测器Group,TheEuropeanPhysicalJournalC15早期形成化学元素的过程结束。宇20世纪70年代末

6、，李政道先（2000））25卷第5期(总149期)•27•究领域之一。探寻夸克-胶子物成了一个大型STAR国际合作组。STAR探测器的主要径迹探测器。质并研究其性质变成一个国际性的合作组由近五百位科学家和研究生TPC能够探测粒子的径迹，测量其大科学。组成，他们分别来自于美国及欧洲、动量，并且通过测量粒子在TPC随着科学技术的迅速发展，现亚洲、南美洲等的十余个国家的近气体中的电离能损对粒子进行鉴代高能重离子（重离子通常指的是五十家单位。在合作组中，中国六别。STAR-TPC是一个桶状结构的重于a能用来加速的原子核）加

7、家科研单位是重要的组成力量，这气体漂移室，长4.2m，直径为4m，速器上开展的核物理实验可以为研些单位包括中国科学院上海应用物与束流同轴,气体室的内半径和究宇宙早期物质形态提供一种有效理研究所、中国科学技术大学、清外半径分别是0.5m和2.0m。在途径。当然这也是目前人们能够在华大学、华中师范大学、中国科学磁场强度为B=0.5T时,能够测量实验室进行宇宙早期物质研究的唯院近代物理研究所和山东大学等。横动量（pT）为0.15

8、TPC覆盖中心快度主要的核物理研究的大科学装置。间投影室（TPC）、硅顶点探测器（

9、h

10、<1），具有2p方位角接收度。自从2000年正式运行以来，在该（upVPD）、桶型飞行时间探测器带电粒子穿过TPC时,通过装置上已经取得了一系列重要的科（TOF）、电磁量能器（BEMC）等。电离激发使气体外层电子从气体原学成果。在RHIC装置运行的头几这些探测器子件都是S