矢量介子自旋物理取得进展，中科大最新研究
什么是矢量介子的自旋排列？在高能重离子碰撞中，会产生一个由夸克和胶子组成的极热极密的物质，称为夸克-胶子等离子体（QGP）。这个物质具有很大的角动量，这个角动量可以在一定程度上传递给个别的夸克，使它们的自旋方向对齐。 当QGP冷却时，夸克会重新结合成强子，例如质子、中子和介子。介子是由一个夸克和一个反夸克组成的强子。其中一类介子叫做矢量介子，它们具有整数自旋，并且可以沿着任意方向取值。如果两个夸克的自旋方向相同，那么它们形成的矢量介子就会有最大的自旋值，并且与夸克的自旋方向一致。这就是矢量介子的自旋排列。 为什么要研究矢量介子的自旋排列？矢量介子的自旋排列是探测QGP角动量和粒子产生机制的一个敏感探针。通过测量不同能量、不同碰撞参数和不同跨反应面积下矢量介子的自旋排列程度，我们可以了解QGP的性质和演化过程。例如，我们可以判断QGP是否具有涡流结构，以及夸克是否主要通过凝聚或者碎裂形成强子。 要测量矢量介子的自旋排列，我们需要知道它们的自旋方向和数量。然而，在实验中，我们只能观测到它们衰变产生的轻子（例如电子或者μ 子）。因此，我们需要利用轻子之间的角分布来推断矢量介子的自旋信息。
具体来说，我们可以定义一个自旋密度矩阵元ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf] ，它表示矢量介子沿着某个方向（例如碰撞平面法线）取最小自旋值的概率。如果所有矢量介子都是随机取向的，那么ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]的值应该是1/3 。如果所有矢量介子都沿着同一个方向取最大自旋值，那么ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]的值应该是零。因此，ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]偏离1/3 的程度就反映了矢量介子的自旋排列程度。 新研究中科大最新发表在《物理评论快报》的一篇论文，使用了相对论性自旋玻尔兹曼方程来计算[gf]3d5[/gf]介子（一种由奇异夸克和反奇异夸克组成的矢量介子）的ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]。这个方程是从卡丹诺夫-贝姆方程（一种描述QGP动力学的方程）推导出来的，考虑了强相互作用和夸克凝聚模型。 作者发现，[gf]3d5[/gf]介子的ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]受到[gf]3d5[/gf]场的局域相关性或者涨落的影响，这些相关性或者涨落与自旋量子化方向有各向异性。作者提出，[gf]3d5[/gf]场的局域相关性或者涨落是导致观测到的[gf]3d5[/gf]介子自旋排列的主要机制，并且它们的强度可以从实验数据中提取出来，作为碰撞能量的函数。 作者计算了ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]随着横动量的变化，与STAR实验的数据符合得很好。作者还预测了ρ[gf]2080[/gf][gf]2080[/gf]随着方位角的变化，这可以在未来的实验中进行检验。 这篇论文是第一次从理论上系统地研究矢量介子在重离子碰撞中的自旋排列，并且提出了一个可以从实验数据中提取QGP角动量信息的方法。这篇论文为理解QGP的性质和演化过程提供了一个新的视角和工具，并且为未来的实验设计和分析提供了指导和预测。 |
