北京
这些碰撞重现了接近中子星内部的条件。
美国研究人员借助世界首台重离子对撞机，以接近光速将金原子核相互撞击，并探索实验室环境中迄今创造的一些最致密核物质。
在这项研究中，研究团队使用了美国能源部（DOE）布鲁克海文国家实验室（BNL）相对论重离子对撞机（RHIC）上的STAR探测器。他们发现粒子动量涨落中出现了一个异常凹陷。
这个凹陷出现在较低能量碰撞中，这些碰撞将核物质压缩到与中子星内部相似的极端密度。偏离预期平滑趋势的统计显著性约为5西格玛（σ）。
“我们试图研究的这类物质是宇宙大爆炸的再现，或者说迷你版，”休斯顿大学STAR合作组成员、这项新分析负责人之一Rutik Manikandhan说。这一发现可能有助于揭示核物质相变，并有助于寻找临界点。
极端核物质
RHIC于2000年至2026年在BNL运行，旨在通过以接近光速碰撞像金这样的重原子核，研究奇异形式的核物质。它在2026年2月6日完成最终运行后关闭。
在最高碰撞能量下，该机器实际上可以熔化质子和中子的边界，并释放其组成夸克和胶子。这会产成夸克-胶子等离子体，一种被认为在大爆炸后不久充满宇宙的奇异物质状态。
另一方面，低能碰撞不会完全分解质子和中子。相反，它们将核物质压缩到极大密度，类似于中子星内部。
在最新研究中，团队分析了能量在3到7.7 GeV（30亿到77亿电子伏特）之间的金-金碰撞。为了更好地理解，他们将结果与先前发表的、最高达200 GeV的STAR测量结果进行了比较。
STAR科学家测量了粒子动量在一次次碰撞之间的变化程度。由于来自更热物质的粒子通常具有更大动量，这些变化揭示了火球温度在不同碰撞之间的变化。
“这种动量关联测量为我们提供了一个观察温度涨落的实验窗口，”复旦大学青年教师、STAR分析共同负责人Chunjian Zhang博士指出，“我们可以用它作为寻找温度涨落的替代指标。”
寻找临界点
随着碰撞能量从3 GeV增加，动量涨落急剧下降。它们在约5.2到7.7 GeV处达到最小值，然后在更高能量下再次开始上升。这个凹陷可能表明温度涨落受到抑制，这是理论预测在临界点附近会出现的情况。
在该点附近，物质可以吸收能量而温度变化不那么明显。临界点将标志着核物质在相之间转变方式的变化。在RHIC最高能量下，这种转变是逐渐发生的，而在更高密度下，科学家预计会发生突然相变。精确确定这种行为发生变化的位置，可能有助于物理学家定位临界点。
尽管该凹陷与STAR在低能下看到的其他可能的临界点行为迹象一致，但团队强调，它并不能证明临界点存在。“没有任何单一观测量能解决寻找临界点的问题，对这一新STAR结果的其他解释仍然存在，”Manikandhan在新闻稿中说。
研究人员还将他们的测量结果与多相输运模型（A Multi-Phase Transport model）的预测进行了比较，该模型不包括临界点行为。该模型未能重现观测到的凹陷。团队警告说，这仍不能确定临界点的存在。
该研究已发表在《物理评论快报》上。
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