STAR实验观测到底夸克偶素在QGP中的“顺次熔解”现象

近期，STAR国际合作组首次在高能金核-金核碰撞中观测到底夸克偶素的“顺次熔解”（sequential melting）现象，该现象对于研究热密物质-夸克胶子等离子体（QGP）的性质及其温度测量提供重要的实验结果支撑。测量结果于3月14日以“Measurement of sequential Upsilon suppression inAu+Aucollisions at 200 GeV with the STAR experiment”为题发表在Physical Review Letters上（Phys. Rev. Lett.130,112301）。

图1：利用底夸克偶素Upsilon研究夸克胶子等离子体的性质

在极端高温高密的条件下，夸克和胶子从常规强子物质中“解放”出来，形成具有强耦合特征的新物质形态-QGP。重味夸克偶素是开展尺寸在费米量级QGP研究的重要探针，QGP中夸克和胶子所诱发的德拜屏蔽效应使得夸克偶素在QGP中发生熔解现象，德拜屏蔽效应的强弱与系统的温度密切相关。在重味夸克偶素中，底夸克偶素及其激发态偶素被认为是更清晰的探针，它受其它如再产生效应的影响较小。同时由于束缚能的不同，不同底夸克偶素在QGP中的熔解温度也不尽相同。但在实验测量中，底夸克偶素的产生截面十分小，实际的测量具有较大挑战。本研究通过合并底夸克偶素两个不同的衰变道数据，最终实现了200GeV金核-金核碰撞中底夸克偶素基态及其激发态产额的最精确测量，并在该能区首次在实验上观测到底夸克偶素“顺次熔解”现象。该测量为研究热密物质中的强相互作用和QGP温度提供了重要的实验约束。

这项研究由山东大学、中国科学技术大学、华南师范大学以及美国布鲁克海文国家实验室组成的联合团队主导完成。山东大学前沿交叉科学青岛研究院粒子科学技术研究中心的杨钱副研究员，杨驰教授是该论文的主要作者（Principal Authors），对实验分析作出了重要贡献。

STAR国际合作组依托于美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机上的STAR实验装置建立，包含有来自14个国家和地区的71个单位，共有七百多位科研人员。本研究工作得到了国家自然科学基金委员会和山东省自然科学基金委员会的资助。