北京
宇宙诞生后的头几微秒，存在过一种极端物质——夸克-胶子等离子体（QGP）。它不像普通物质那样由质子、中子构成，而是夸克和胶子被“松绑”后的状态。科学家一直想知道：要造出这种物质，对撞的原子核最小能小到什么程度？
在美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）上，研究人员用接近光速的氧原子核对撞，成功产生了QGP。这项工作的参与者、山东大学物理学教授李毅（Li Yi）在一份说明中把研究方法讲得很直白：“科学家研究QGP最有力的方式之一，是确定它的信号出现在哪里——同样重要的是，这些信号在哪里消失。”
为什么“信号消失”也算线索？因为QGP本身只存在几微秒，哪怕在对撞机里也无法直接看到。科学家只能靠探测器捕捉对撞后飞出的粒子，从它们的表现反推QGP是否形成。RHIC的螺线管径迹探测器（STAR）就是干这个的。
什么是喷注淬火？
此前研究已经发现，高能粒子喷注穿过原子核碰撞后留下的高温致密物质时会损失能量，这种现象叫“喷注淬火”，被视为QGP形成的标志性信号。
道理可以这样理解：当金这类较重的原子核被对撞机撞到一起，核的边界瓦解，质子和中子被释放成夸克和胶子。碰撞遵循爱因斯坦的E=mc²释放能量。形成的QGP比原子核本身还小，研究人员就用探测器去捕捉碰撞后飞出的其他粒子。
观测中出现了一个反常现象：有些粒子飞出来时能量比预期低，仿佛被等离子体里的夸克和胶子“绊住”了。为了弄清这一点，研究人员会研究能量喷注——当含单个夸克或胶子的核与另一个同类核相撞时，碰撞区边缘会产生两束高能粒子，通过观察它们的能量损失来研究QGP。喷注被淬火，既是理解QGP的关键，也是它存在的确凿迹象。
从金-金到氧-氧
RHIC此前已在金-金碰撞中观测到喷注淬火。金核含78个质子和118个中子，属于较大的核，碰撞产生的低能粒子会集体运动，像毫无阻力的完美液体。研究团队想知道：换成更轻的氧核会怎样？每个氧核只有8个质子和8个中子，是观察喷注淬火更简单的系统。
他们使用RHIC在2021年以2000亿电子伏特（GeV）进行的氧-氧碰撞数据，发现高能粒子因喷注淬火被抑制了20%。这个比例低于金核和铅核的对应结果，但抑制本身仍足以证明QGP形成。
由于欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）也研究过氧-氧碰撞，RHIC团队得以将自己的发现与CERN研究人员的结论作比较。布鲁克海文国家实验室的STAR物理学家马荣荣（Rongrong Ma）在新闻稿中解释：“我们在两个方面推进边界，以探索创造QGP的最低条件——既看这些小的氧-氧碰撞在核尺寸上的意义，也看更低碰撞能量的数据——而我们仍然看到了这个关键的QGP信号。这是我们测量工作的独特之处。”
如今，新的sPHENIX探测器已加入RHIC的对撞机装置。围绕氧-氧碰撞，还有更多东西等着被发现。
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