ALICE合作在最简单的碰撞中看到了远程空间对应关系

当金或铅原子核等原子核在粒子对撞机中以高能量碰撞时，它们可以产生夸克-胶子等离子体(QGP)——一种预测在大爆炸后不久就存在的炽热而致密的物质状态。在这种重离子碰撞中，QGP形成的关键特征之一是碰撞中产生的粒子之间的远程空间对应或相关性。

这种集体现象在数据图中表现为脊状形状，被称为脊，于2005年在美国布鲁克海文国家实验室的相对论性重离子对撞机的重离子碰撞中首次观察到，此后在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)中观察到较小的碰撞系统，例如质子之间的碰撞。

在今天的Rencontres de Moriond会议上，ALICE合作报告了在最简单的碰撞系统中观察到的脊相关性。这一结果使物理学家离在小碰撞系统中寻找类似QGP的集体现象的起源更近了一步。

2010年，CMS在产生相对大量粒子的“高多重性”质子碰撞中首次观察到重离子碰撞以外的碰撞中的脊相关性。不久之后，CMS，ALICE和ATLAS也在质子和铅核之间的碰撞中观察到了这种现象。这些观察结果令人惊讶 - 这种碰撞系统预计太小太简单，无法发展出类似QGP的集体行为。进一步的研究表明，观察到的脊相关性确实是集体的，但在这些更小和更简单的系统中支持这种集体行为的确切机制仍有待确定。

在其最新研究中，ALICE合作着手研究在产生相对较少数量的粒子的“低多重性”质子碰撞中是否也发生脊相关性。ALICE研究人员分析了LHC第二次运行期间合作记录的大量质子碰撞样本，以研究脊效应如何取决于碰撞中产生的粒子数量。然后，他们在图表中绘制了一组低多重性碰撞中产生的粒子对的数量，沿着相对于碰撞轴的两个角度方向，并发现了一个清晰的脊状形状。

接下来，ALICE团队研究了与脊相关的粒子对的数量如何随多样性而变化，并将结果与LHC的前身大型电子 - 正电子对撞机ALEPH实验记录的电子 - 正电子碰撞的先前结果进行了比较。这种比较表明，对于相同的多重性，质子碰撞中的脊相关性比电子 - 正电子碰撞的推导更强，到目前为止，电子 - 正电子碰撞中的脊相关性尚未看到。

这些新的ALICE结果，以及基于第三次大型强子对撞机数据的未来研究，应该可以帮助物理学家确定控制小型碰撞系统中集体行为的机制。

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