近期，STAR 国际合作组首次在千亿电子伏特能区的金核-金核碰撞中观测到底夸克偶素Upsilon的“顺序融解”（sequential melting）现象。该研究由我校量子物质研究院STAR课题组与来自中国科学技术大学、美国布鲁克海文国家实验室等单位的科研人员组成的团队完成，相关成果于3月14日以“Measurement of sequential Upsilon suppression in Au + Au collisions at 200 GeV with the STAR experiment”为题发表在《物理评论快报》上【Phys. Rev. Lett. 130 (2023) 112301】。
图1：利用底夸克偶素Upsilon研究夸克胶子等离子体的性质（图片来源：美国布鲁克海文国家实验室、STAR国际合作组）
相对论重离子碰撞的主要物理目标是研究夸克胶子等离子体（QGP）的性质。QGP由“自由”夸克和胶子组成的新物质形态，其温度约为太阳核心温度的10万倍，是最接近理想流体的物质，被广泛认为存在于宇宙早期。底夸克偶素是由底夸克及其反夸克组成的色中性束缚态，在QGP中受到强相互作用的德拜屏蔽效应发生融解，是研究QGP的理想探针之一。更重要的是，因为基态和激发态底夸克偶素的结合能不同，其在QGP中的融解温度也不相同。因此，测量不同态底夸克偶素在QGP的融解程度，可用来研究QGP的温度。本研究首次在千亿电子伏特能区的金核-金核碰撞中系统测量了基态和激发态底夸克偶素Upsilon的产生，并观测到“顺序融解”现象，为研究热核物质中的强相互作用力和QGP温度提供了重要的实验约束。
量子物质研究院的杨帅研究员在利用双电子衰变道测量Upsilon的物理分析和用于该研究的缪子探测器的安装、调试及其在线触发逻辑的开发中发挥了核心作用，为该STAR合作组文章的主要贡献作者。STAR是位于美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机上的大型国际合作实验，其合作组由来自15个国家和地区71个单位的七百多位科研人员组成。该项研究受到了国家自然科学基金委、广东省基础与应用基础研究重大项目等经费的支持。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.112301