最近，由包括中國科學技術大學學者在內的中國科學家參加的美國布魯克海文國家實驗室STAR國際合作組，在重離子碰撞中首次觀測到了夸克膠子等離子體（QGP）的「整體極化」（global polarization），發現碰撞產生的Lambda超子相對於碰撞反應平面存在明顯的自旋極化。STAR國際合作組的該研究成果於8月3日作為封面發表在
《自然》雜誌上[Nature 548, 62-65 (2017)]。在這個實驗中，中國科大研製的新型MRPC-TOF探測器大大提高了粒子解析度和實驗精度，最終使STAR科學家在大噪聲背景中捕捉到了整體極化效應的微弱信號，實現了突破。
QGP是大爆炸之後的早期宇宙的狀態，它是由自由的亞原子粒子組成的體系。在過去二十年裡，物理學家們利用美國布魯克海文國家實驗室(BNL)的相對論性重離子對撞機(RHIC)和歐洲核子中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)進行高能原子核碰撞實驗，在實驗室中產生出QGP並研究其物理性質。最近十年的實驗結果表明，這種新物質狀態是實驗室中產生的溫度最高、最不透明和最接近完美的流體。
原子核有一定大小，在高能非對心原子核碰撞中會產生沿著事例平面法向的巨大角動量。在碰撞中心區會產生高溫高密度的QGP流體，非對心原子核碰撞產生的巨大角動量會以流體渦旋的形式傳遞到QGP中。這些流體渦旋可以看做是局域的軌道角動量，自旋軌道耦合效應使QGP中有自旋的粒子極化。這種關於事例平面的極化效應叫做整體極化效應，最初是由中國科學家梁作堂和王新年在2004年提出的。整體極化效應可以通過測量Lambda超子衰變到質子和pi介子測到。衰變產生的質子沿著Lambda超子的自旋方向飛出，通過記錄分析這些質子的軌跡，研究人員可以測到Lambda超子的極化狀態。RHIC-STAR國際合作組在2007年就嘗試在碰撞能量為200 GeV時測量Λ超子的整體極化效應，但是結果為零。最近，在RHIC能量掃描的較低碰撞能量區間的金核與金核碰撞實驗中，STAR國際合作組首次觀測到Lambda超子的整體極化效應。據此推斷，QGP流體的局域旋轉角速度可達到每秒10的21次方次，這是迄今為止在宇宙中觀察到的旋轉最快的物質狀態。
STAR國際合作組由來自14個國家的54家科研單位的500餘名研究人員組成。中國科大的實驗高能物理團隊是STAR國際合作組的重要研究力量，做出了很多具有世界影響力的研究工作。STAR合作組未來將繼續開展Lambda超子整體極化的更精細測量，中國科大、布魯克海文國家實驗室和俄亥俄州立大學等STAR成員單位正合作升級前向事例平面探測器，通過美國能源部、中國科技部以及國家自然科學基金委的資助，將建成高顆粒度高解析度的事例平面探測器，在RHIC束流能量掃描二期運行期間投入使用，預期將提高事例平面解析度約1倍（因此極化測量誤差減小1倍），同時承擔端蓋飛行時間探測器升級。這些探測器的升級改造使更細緻和更深入地研究超子整體極化效應成為可能。
中國科大教授王群領導的中國科大高能核物理理論研究組是最早研究整體極化效應的團隊之一。王群在2017年2月受邀在美國芝加哥舉辦的高能核物理領域規模最大和最重要的夸克物質國際大會上做關於《重離子碰撞整體極化效應》的大會報告，也是在該次會議上作大會報告的僅有的兩位來自國內的學者之一。王群與他指導的博士龐龍剛(王群研究組2012博士畢業)以及合作者提出了通過測量超子極化關聯函數來探測夸克膠子等離子體的流體渦旋性質的設想，發表在《物理評論快報》上[Phys. Rev. Lett. 117,192301(2016)]，這篇文章也被此次發表在《自然》上的文章引用。（來源：中國科學技術大學）
圖1. Lambda超子由uds夸克組成，帶有1/2自旋。
圖2. 關於Lambda極化的測量數據。縱軸是極化度，橫軸是重離子碰撞的碰撞能量。
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