胶子是一种亚原子粒子的“粘合剂”,它把夸克束缚在一起形成核子(质子和中子的统称)。一般情况下,核子内部的胶子分布较为稀疏。然而,当核子被加速时,其内部的胶子会快速分裂,密度迅速增大。由于胶子是所谓的玻色子,在极高密度时会发生凝聚,被称为色玻璃凝聚。作为物质在极端条件下的一种特殊形态,理论虽然预言了色玻璃凝聚的存在,但至今仍缺乏有力的实验证据。
北京师范大学物理学系的刘晓辉教授、劳伦斯伯克利国家实验室的袁烽教授、浙江大学的朱华星教授和合作者提出一种在电子-离子对撞机(EIC)上搜索色玻璃凝聚的新方案,建议在碰撞产生的残余物中寻找色玻璃凝聚存在的证据。
理论显示,残余物产生的能流与碰撞轴之间的角度相关性取决于参与碰撞的离子中的胶子是否处于色玻璃凝聚状态:当胶子处于稀薄状态时,能流基本不受角度变化的影响;而在色玻璃凝聚状态,随着角度的减小,能流密度也会随之减弱。这种相关性也叫核子的能量关联函数,是刘晓辉教授与浙大朱华星教授近期提出的描述核子结构的新概念。基于此,刘晓辉等人预测,通过测量核子的能量关联函数,能够帮助我们在EIC上找到色玻璃凝聚,并有效特地揭示胶子的相互作用机制。
该研究受到基金委面上项目的资助,研究成果发表于Phys. Rev. Lett. 期刊并被美国物理学会(APS)的Physics Magzine报道。
论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.181901