相对论重离子碰撞中产生的夸克-胶子等离子体（QGP）和反物质研究是高能核物理研究的重要前沿。计算和测量相对论重离子碰撞中物质-反物质不对称性，是研究QGP性质和粒子产生机制的重要观察测量手段。中国科学院上海应用物理研究所博士后NehaShah和其合作导师马余刚研究员等科研人员利用流体力学冲击波模型和强子组合模型研究了在质心能量11.5GeV和200GeV下的金核-金核碰撞中的轻核、超核和多奇异性双重子态及其反物质的产生。相关结果发表在Physics Letters B上 (Phys. Lett. B 754, 6 (2016))。

我们的周围充满了普通物质，反物质却非常稀少，这是一直以来困扰人类的一个难题。在宇宙大爆炸初期，夸克、反夸克是成对产生的，然而演化到现在，在物质空间缺失了数量上的对称性。通过轻核、超核和多重子态及其反物质的研究，对理解物质-反物质不对称性、暗物质和中子星结构有着重要的意义。研究表明，金核对撞中的轻核形成随着核子数的增加的惩罚因子在11.5GeV情况下要比200GeV情况下小四倍，换句话说，在低能情况下轻核形成的概率更高。但是对于对应的反物质轻核而言，研究发现其惩罚因子对质心能量（或温度）的依赖非常明显，在低能情况下物质-反物质的不对称性更高。如果把这一结果对目前宇宙温度做一个延伸，可以粗略估计在这样的温度下观测到反物质核的概率几乎为零，这和目前宇宙射线中没有观测到反氘核和反氦核是一致的。

基于量子色动力学的不同模型预言可能存在双重子态、六夸克态或双重子的分子态，高能物理中把这些物质态称作奇特强子态。多年来，马余刚研究员带领其团队致力于在重离子碰撞实验中寻找这些奇特强子态。由于奇特强子态的产额很小、而且重离子碰撞中的本底背景复杂，介质温度高等因素，导致有关双重子态的发现极其困难，因此理论上的定量估计十分重要。在本次研究中，他们计算了（多奇异-）双重子随奇异数的变化规律，这些计算结果将驱动RHIC-STAR二期能量扫描中对奇特双重子态的实验测量。

本项目得到了中科院国际人才计划，基金委创新群体项目，“973”项目等的联合资助。（核物理研究室 供稿）