相對論重離子碰撞提供了在實驗室條件下研究高溫高密的量子色動力學（QCD）新物質(zhì)形態(tài)的理想環(huán)境。位于美國紐約的相對論重離子對撞機（RHIC）以及歐洲核子中心的大型強子對撞機（LHC）多年的實驗表明，在極端相對論能量的重離子碰撞中可能形成了一種強耦合的夸克-膠子物質(zhì)（sQGP），這些實驗結果大多都來自于末態(tài)強子的測量，可能在系統(tǒng)演化過程中受到強相互作用影響。而雙輕子、光子等電磁探針不參與強相互作用，能夠逃離碰撞產(chǎn)生的強相互作用介質(zhì)而不受影響，因此它們可以提供碰撞系統(tǒng)最干凈、最直接的信息，是研究QCD性質(zhì)的重要探針。

　　近期，中國科學院上海應用物理研究所核物理研究室博士畢業(yè)生趙杰（現(xiàn)華中師范大學博士后）的博士論文《相對論重離子碰撞（RHIC）實驗中雙輕子的產(chǎn)生》的主體內(nèi)容在《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett. 113, 022301(2014)）上在線發(fā)表。趙杰博士與導師馬余剛研究員、許怒教授，以及美國勞倫斯伯克利實驗室董昕博士，美國布魯克海文實驗室阮麗娟博士、黃炳矗博士，以及中國科學技術大學張一飛博士、唐澤波博士、郭毅等合作，克服了一系列困難，在RHIC-螺旋管徑跡探測器（STAR）實驗中首次測量獲得了200GeV/c金-金對撞中的雙電子的產(chǎn)額。通過對不同質(zhì)量區(qū)間的雙電子測量結果與理論模型比較發(fā)現(xiàn)，中等質(zhì)量區(qū)間（質(zhì)量1-3GeV/c^2）的雙電子主要貢獻來自于粲夸克粒子的輕子道衰變，低質(zhì)量區(qū)間（小于1GeV/c^2）的雙電子產(chǎn)額的增強主要是由于矢量介子\rho與碰撞過程中產(chǎn)生的強子介質(zhì)相互作用使其譜寬度增加而導致的，從而解決了長期困擾RHIC能區(qū)低質(zhì)量區(qū)間雙輕子產(chǎn)額增強的機制問題。

　　該項研究得到了國家重點基礎研究計劃（“973”計劃-高溫高密核物質(zhì)形態(tài)研究）、國家自然科學基金委重點基金、國際重大合作基金等聯(lián)合資助。

 

上圖：雙電子不變質(zhì)量譜；下圖：低質(zhì)量區(qū)間的雙電子增強