項目名稱： 強相互作用新物質形態的硬探針信號及集體效應研究

推薦單位： 湖北省

項目簡介： 本學科屬于高能核物理和重離子核物理研究領域。在高溫高密極端條件下強子物質通過相變形成夸克膠子等離子體(QGP)新物質形態的理論和實驗研究是高能核物理學的重大研究領域。本項目圍繞強作用新物質形態的硬探針信號和集體效應研究作出了創新性工作，取得一批有重要學術價值的研究成果。本項目先后發表SCI論文100多篇，其中在Phys. Rev. Lett.上發表論文11篇。20篇主要論文被他人引用651次，單篇他引最高次數117次。多項研究結果得到國際大型實驗合作組和知名學者在 Phys. Rev. Lett., Phys. Rep., Phys. Rev., Nucl. Phys.等著名學術刊物上發表的論文的正面評述和肯定。應邀多次在本研究領域級別最高的國際學術會議上報告。該項目2004年獲教育部自然科學一等獎，部分成果是2005年入選的全國百篇優秀博士學位論文的主要內容。1. 引導出強作用介質的噴注層析（Jet Tomography）新研究方向，揭示出強作用熱介質中噴注淬火存在細致平衡效應，理論預言得到RHIC-STAR、RHIC-PHENIX和HERMES國際實驗合作組的實驗證實。具有細致平衡效應的核修正因子理論曲線及噴注能量損失的理論估算被PHENIX實驗組在總結性研究論文中稱為“王曲線”和“王估算”。2. 提出了QGP新物質形態向普通核物質形態相變過程中末態粒子產生的一種新機制，成功解釋了最新的高能核－核碰撞的新實驗結果，并給出了新預言。3. 在RHIC的實驗工作中，分析了Λ和KS0的橢圓流，成為STAR組在單奇異粒子橢圓流實驗測量方面發表的第一篇論文，為STAR實驗組的后續工作奠定了基礎。4. 提出了高能碰撞的自仿射分形理論，理論預言得到NA22、NA27和L3國際實驗組的實驗證實。分析了NA22實驗數據，發現橫動量起伏隨快度空間范圍的變化規律，為理解現有重離子碰撞實驗中的不同結果提供了依據。5. 提出了基于硬熱圈重求和改進的有效微擾理論，給出了非線性響應函數滿足的漲落-耗散定理，揭示出色超導中規范場漲落與一級相變間的聯系，得到了QGP一些特有的集體效應特征。

主要發現點： 本項目的核心發現點：

1. 在噴注層析(Jet Tomography)新研究方向，首次揭示出在熱強作用介質中噴注的能量損失存在細致平衡效應并得到RHIC實驗證實；首次對核介質中噴注的能量損失、夸克物質中的膠子密度等作出了定量估計，得到RHIC和HERMES國際實驗的證實；首次提出用核修正因子研究高能核-核碰撞中末態大橫動量強子譜的壓低，給出了在e-A深度非彈散射中由于噴注的能量損失對核半徑平方的依賴關系所預言的噴注碎裂函數的核修正因子符合HERMES實驗數據的證據；預言的d-Au散射的核修正因子與實驗的符合排除了"色玻璃凝聚"模型的理論解釋；通過嚴格的微擾QCD計算，首次揭示出重夸克噴注的能量損失對所經過的路徑長度的依賴性與動量轉移和Bjorken變量之間的聯系。

2. 在RHIC的實驗工作中，通過實驗數據分析，率先發現高能Au-Au碰撞中末態的單奇異粒子Λ和KS0存在橢圓流。

3. 提出了一種QGP新物質形態向普通核物質形態相變過程中末態粒子產生的新機制，證實在高能核-核碰撞中，中等橫動量區末態粒子的產生存在夸克重組合現象。對于高密夸克物質首次揭示出色超導中規范場漲落與一級相變之間的聯系。用非線性理論方法首次揭示出遠離平衡的夸克物質存在特有的臨界行為特征。

4. 提出了高能碰撞的自仿射分形理論，證實高能碰撞中末態粒子的動力學存在各向異性的規律。利用NA22的實驗數據分析，發現了高能碰撞中橫動量起伏隨快度空間范圍的變化規律。

本項目的其他重要發現點：

1. 建立了實時溫度場論中非線性響應函數滿足的推廣的漲落-耗散定理。系統地給出了非平衡態下的硬熱圈重求和方法和梯形圖重求和方法，建立了有限溫度量子場論方法與動力論方法新的對應關系。

2.提出了基于硬熱圈重求和改進的有效微擾理論，將自能虛部和實部同時重求和，首次揭示出自能的虛部對自恰地研究QGP的集體行為和輸運性質起關鍵作用。

主要完成人： 王恩科

基于噴注淬火思想引導出噴注層析新研究方向，多項理論預言得到實驗證實；揭示出熱QGP介質中噴注淬火存在細致平衡效應；建立了實時溫度場論中非線性響應函數推廣的漲落－耗散定理，給出標量場輸運系數的非微擾計算。

吳元芳

提出了高能碰撞自仿射分形理論，證實末態粒子的動力學存在各向異性規律。分析了有全相空間覆蓋優點的NA22實驗數據，首次發現了橫動量起伏隨快度空間范圍變化的規律，為理解現有核核碰撞實驗中的不同結果提供了依據。

楊純斌

提出了QGP新物質形態向普通核物質形態相變過程中末態粒子產生的一種與部分子碎裂理論截然不同的新機制。成功地解釋了最新的超高能Au－Au碰撞的實驗結果，預言了在將來更高能量的核核碰撞實驗中會出現的一些新現象。

侯德富

提出了基于硬熱圈重求和改進的有效微擾理論，揭示出自能的虛部對自恰地研究QGP的集體行為起重要的關鍵作用。首次給出色超導中規范場漲落與一級相變之間的聯系。揭示出非線性響應的場論計算和動力論計算的等價關系。

付菁華

在RHIC－STAR的實驗工作中，首次分析了單奇異粒子Λ和KS0的橢圓流，為STAR組關于奇異粒子橢圓流的進一步研究奠定了基礎。發展了非線性理論方法，揭示出遠離熱平衡或化學平衡的QGP物質存在特有的臨界行為特征。