《自然》封面文章：STAR測到最強渦流，證實王新年及合作者的理論預言

近日，RHIC-STAR合作組在美國布魯克海文實驗室的重離子碰撞實驗中，通過夸克膠子等離子體「整體極化」觀測到自然界中最強渦旋，證實了我校教授和合作者首次提出的夸克膠子等離子體「整體極化」理論。該實驗結果已作為封面文章發表在3日出版的《自然》雜誌上（期刊號：Nature 548，62-65（03 August,2017））。

《Nature》封面

該理論由我校王新年教授和山東大學梁作堂教授首次在《物理評論快報》上提出（2004年10月18日提交核理論檔案庫arXive:nucl-th/0410079，2004年10月25日提交《物理評論快報》，發表期刊號：Physics Review Letters 94， 102301（2005）），並以「整體極化」（Global polarization）作為專用名詞來命名該現象。在過去的十幾年中，這個理論被不斷發展和完善，但在實驗上一直未得到驗證。經過實驗科學家們的多年努力，這一現象終於在美國布魯克海文實驗室RHIC-STAR最新的實驗中被觀測到。

來自《Nature》的示意圖

RHIC-STAR合作組是由包括中國6個研究單位在內的14個國家的50多家科研單位組成。華中師範大學物理學院的粒子物理研究所是最早加入STAR的中國合作組成員。美國布魯克海文實驗室RHIC-STAR國際合作組現任發言人許長補教授認為，這一理論的提出和證實是近年來國際高能核物理領域裡的最重要突破之一。

物質由分子構成，分子由原子構成，原子由電子和原子核組成，而原子核中的質子和中子由更細微的夸克通過強作用力組成，這種強力作用通過膠子傳遞。通常情況下，夸克被約束在中子、質子內，無法獨立存在。通過美國布魯克海文國家實驗室的相對論性重離子對撞機，科學家們讓兩個金原子核在接近光速下對撞，利用其對撞後產生的溫度比太陽表面溫度高出3億多倍的條件，釋放出夸克和膠子，從而獲得「夸克膠子等離子體」。早期宇宙在最初大爆炸誕生之後的百萬分之幾秒內也是以「夸克膠子等離子體」的形式存在。作為一種新的物質形態，「夸克膠子等離子體」一直是近代科學家們最感興趣的研究對象之一。

關於他們的理論，王新年教授對本文解釋道：「在非對心重離子碰撞中，兩個原子核擦肩而過，形成的夸克膠子等離子體中自然會產生旋轉或渦旋。這種渦旋就會使得其中有自轉動的粒子在同一個方向旋轉，就像漂浮在河水渦流中的陀螺一樣，形成整體極化現象。」

相對論量子流體是當代自然科學多學科交叉前沿領域，「整體極化」的發現為相對論量子流體性質的研究開啟了新的窗口。王新年研究團隊和合作者（前華師博後龐龍剛博士、中國科技大學王群教授和德國 H. Petersen教授）最近在夸克膠子等離子體的渦旋結構以及「局域極化」上又有新的發現（Physics Review Letters 117，192301（2016）），他們期待這些新的現象在不久的將來會得到實驗的再一次驗證。這將會進一步推動相對論量子流體這一研究領域的發展，幫助了解夸克膠子體深層次的、新的物理特性。

華中師範大學粒子物理研究所簡介：

華中師範大學粒子物理研究所是國內最早致力於夸克物質物理與夸克物質信號探測的研究團隊，是最早加入STAR的中國合作組成員，也是LHC-ALICE國際合作組的中國牽頭單位。在學校長期持續的支持下，特別是近年來作為學校的「特區」建設予以政策傾斜和高強度的資金投入，研究團隊發展勢頭迅猛。經過幾代人的不懈努力和紮實工作，以及通過中組部千人計劃先後引進了國際大型實驗合作組STAR前負責人許怒和美國伯克利國家實驗室核物理理論組前主任王新年等國際領軍學者，培養和引進一批青年才俊（「傑青」王恩科、楊亞東；「青年千人」肖博文、秦廣友、丁亨通、尹航；「優秀青年」張本威、陳紹龍），團隊迅速成長，已發展成為特色鮮明、力量集中、隊伍結構合理、國內外知名的高能核物理研究重鎮，在高能核碰撞中的硬探針、集體運動，QCD相變臨界點尋找和重味物理方面做出顯著成果。

（註：文中圖片選自《自然》雜誌）

王新年簡介：

王新年，華中師範大學粒子物理研究所所長，「千人計劃」特聘教授，博士生導師。1989年獲得美國俄勒岡大學物理系博士，後在美國洛倫茲伯克利（Lawrence Berkeley) 國家實驗室和杜克大學做博士後工作。1992年開始至今受聘於洛倫茲伯克利國家實驗室，1997年起為資深研究員。1999－2007任該實驗室核理論室主任。 2010-2015任美國能源部噴注課題合作組(JET Collaboration)主任及共同發言人。 1999為華中師大特聘教授，2000-2004 山東大學「長江學者」講座教授。2010 華中師範大學「千人計劃」特聘教授。2013始為華中師大高能核物理國家「創新研究群體」牽頭人。曾獲得1991年度中國科學院自然科學二等獎（聯合），2000年度中國自然科學基金委的海外傑出青年(B)。 2003 波蘭國家教育部傑出合作獎（聯合)。2002年當選為美國物理學會會士。2007-2009 Physical Review C 編委， 2001-至今 Int』l J Mod. Phys. E執行編輯， 2013-至今 Euro J Phys. A 聯合編輯, 2008-至今中國科學：物理、力學和天文編委。多年來從事高能粒子和核物理的理論研究工作，至2017年6月止共發表論文232篇，總引用15700餘次。

有關鏈接:

科學圈：Nature 封面故事：STAR 國際合作組首次在實驗中觀測到超強渦旋【附專家點評】

科學網：國際團隊證實夸克膠子等離子體「整體極化」理論

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/8/384240.shtm

科學網：王新年等合作揭示亞原子「湯」中的旋渦結構

http://news.sciencenet.cn//htmlnews/2016/11/360848.shtm

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