清華新聞網(wǎng)9月19日電 歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的底夸克（LHCb）實(shí)驗(yàn)近期精確測(cè)量了質(zhì)子-鉛核pPb對(duì)撞中粲介子D0的核修正因子，為理解碰撞中的冷核物質(zhì)效應(yīng)提供了重要參考，同時(shí)暗示可能存在其他核物質(zhì)效應(yīng)。
利用LHCb實(shí)驗(yàn)在2016年采集的8.16TeV的pPb對(duì)撞數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)精確測(cè)量了在該對(duì)撞系統(tǒng)中D0介子的產(chǎn)生截面，并通過(guò)與質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞中產(chǎn)生截面的比較得到了D0介子的核修正因子。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該物理量在前向快度區(qū)間存在顯著壓低，證實(shí)了pPb碰撞中冷核物質(zhì)效應(yīng)的存在。首次觀(guān)測(cè)到該物理量在后向快度區(qū)間的高橫動(dòng)量區(qū)相比理論計(jì)算存在較明顯的壓低現(xiàn)象，暗示pPb對(duì)撞中可能存在多部分子散射或初、末態(tài)能損等其他核物質(zhì)效應(yīng)。
LHCb質(zhì)子-鉛核碰撞實(shí)驗(yàn)前向（上）和后向（下）快度區(qū)間D0介子的核修正因子
夸克膠子等離子體（quark-gluon plasma, QGP）是直接由解禁閉的夸克和膠子組成的強(qiáng)相互作用主導(dǎo)的物質(zhì)形態(tài)，可能存在于早期宇宙和致密天體內(nèi)部。高能重離子（重核）碰撞是在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生和研究QGP的唯一手段。在實(shí)驗(yàn)中通?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量QGP引起的熱核物質(zhì)效應(yīng)來(lái)研究QGP的性質(zhì)。但這些測(cè)量還可能會(huì)受到與QGP無(wú)關(guān)的冷核物質(zhì)效應(yīng)影響，實(shí)驗(yàn)上可通過(guò)pPb對(duì)撞相關(guān)測(cè)量來(lái)定量限定冷核物質(zhì)效應(yīng)。近年來(lái)人們也在pPb對(duì)撞中觀(guān)測(cè)到多個(gè)熱核物質(zhì)效應(yīng)的跡象，其形成機(jī)制已成為高能核物理領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。粲強(qiáng)子是熱核與冷核物質(zhì)效應(yīng)的重要實(shí)驗(yàn)探針，該論文在pPb對(duì)撞對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)量，為相關(guān)核物質(zhì)效應(yīng)的研究提供了重要實(shí)驗(yàn)參考。
位于歐洲核子研究中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）是目前世界上能量最高的粒子加速器。LHCb是其上的大型實(shí)驗(yàn)裝置之一，致力于精確測(cè)量重味強(qiáng)子（即含粲夸克或底夸克的強(qiáng)子）的性質(zhì)，以期探索宇宙中正反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)之謎、尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理，理解強(qiáng)相互作用。近年來(lái)，LHCb實(shí)驗(yàn)因其在重味強(qiáng)子測(cè)量等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也在高能核物理研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
相關(guān)成果于9月6日以“8.16 TeV質(zhì)子-鉛核碰撞中瞬發(fā)D0介子核修正因子測(cè)量”為題，發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。清華大學(xué)工程物理系近代物理研究所博士生王劍橋完成了本次測(cè)量的主要工作，意大利INFN Cagliari研究所的孫佳音博士和工程物理系朱相雷副教授指導(dǎo)了該研究的分析工作。
本次研究由清華大學(xué)和INFN Cagliari的研究人員主導(dǎo)，北京大學(xué)、CERN和高能所等單位參與，以L(fǎng)HCb國(guó)際合作組的名義完成。按照高能物理學(xué)界慣例，論文由合作組全體成員依作者姓氏英文字母順序共同署名。相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助，以及清華大學(xué)自主科研計(jì)劃和“雙一流”學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
清華大學(xué)于2000年加入LHCb實(shí)驗(yàn)國(guó)際合作組，是合作組發(fā)起成員單位之一，在探測(cè)器電子學(xué)和物理研究上均不斷作出重要貢獻(xiàn)。在LHCb探測(cè)器研制期間，工程物理系團(tuán)隊(duì)參與了外部徑跡探測(cè)器和觸發(fā)電子學(xué)的研制，近期也為L(zhǎng)HCb升級(jí)中的閃爍光纖徑跡探測(cè)器電子學(xué)的研制作出了重要貢獻(xiàn)。LHCb清華組在物理研究方面也取得了一系列有國(guó)際影響力的研究成果。
論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.102301
供稿：工程物理系
編輯：李華山
審核：郭玲
