清華新聞網(wǎng)9月19日電 歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的底夸克（LHCb）實驗近期精確測量了質(zhì)子-鉛核pPb對撞中粲介子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，同時暗示可能存在其他核物質(zhì)效應(yīng)。
利用LHCb實驗在2016年采集的8.16TeV的pPb對撞數(shù)據(jù)，研究團隊精確測量了在該對撞系統(tǒng)中D0介子的產(chǎn)生截面，并通過與質(zhì)子-質(zhì)子對撞中產(chǎn)生截面的比較得到了D0介子的核修正因子。實驗發(fā)現(xiàn)該物理量在前向快度區(qū)間存在顯著壓低，證實了pPb碰撞中冷核物質(zhì)效應(yīng)的存在。首次觀測到該物理量在后向快度區(qū)間的高橫動量區(qū)相比理論計算存在較明顯的壓低現(xiàn)象，暗示pPb對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-鉛核碰撞實驗前向（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）碰撞是在實驗室中產(chǎn)生和研究QGP的唯一手段。在實驗中通常可以通過測量QGP引起的熱核物質(zhì)效應(yīng)來研究QGP的性質(zhì)。但這些測量還可能會受到與QGP無關(guān)的冷核物質(zhì)效應(yīng)影響，實驗上可通過pPb對撞相關(guān)測量來定量限定冷核物質(zhì)效應(yīng)。近年來人們也在pPb對撞中觀測到多個熱核物質(zhì)效應(yīng)的跡象，其形成機制已成為高能核物理領(lǐng)域研究熱點之一。粲強子是熱核與冷核物質(zhì)效應(yīng)的重要實驗探針，該論文在pPb對撞對其進行精確測量，為相關(guān)核物質(zhì)效應(yīng)的研究提供了重要實驗參考。
位于歐洲核子研究中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）是目前世界上能量最高的粒子加速器。LHCb是其上的大型實驗裝置之一，致力于精確測量重味強子（即含粲夸克或底夸克的強子）的性質(zhì)，以期探索宇宙中正反物質(zhì)不對稱之謎、尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理，理解強相互作用。近年來，LHCb實驗因其在重味強子測量等方面的獨特優(yōu)勢，也在高能核物理研究中發(fā)揮越來越重要的作用。
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介子核修正因子測量”為題，發(fā)表于《物理評論快報》（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LHCb國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)研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃資助，以及清華大學(xué)自主科研計劃和“雙一流”學(xué)科建設(shè)項目的經(jīng)費支持。
清華大學(xué)于2000年加入LHCb實驗國際合作組，是合作組發(fā)起成員單位之一，在探測器電子學(xué)和物理研究上均不斷作出重要貢獻。在LHCb探測器研制期間，工程物理系團隊參與了外部徑跡探測器和觸發(fā)電子學(xué)的研制，近期也為LHCb升級中的閃爍光纖徑跡探測器電子學(xué)的研制作出了重要貢獻。LHCb清華組在物理研究方面也取得了一系列有國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
