宇宙诞生后的最初几微秒，构成今天原子核的质子、中子尚未形成，物质处于夸克与胶子组成的炽热“浓汤”状态，即夸克胶子等离子体（QGP）。随着宇宙冷却，夸克逐渐被束缚进质子、中子等强子。重离子碰撞理论和实验研究为探索强子-夸克相变、理解宇宙早期物质演化打开了窗口。

近期，中国科学院近代物理研究所重离子科学与技术全国重点实验室科研人员通过理论研究发现，在中能金-金碰撞中，含奇异夸克数不同的粒子对夸克物质QGP出现的响应呈现明显差异：包含奇异夸克数越多的粒子，对夸克物质的响应越明显。相关成果发表于《物理快报B》（Physics Letters B）。

研究团队基于追踪碰撞过程及粒子演化的部分子-强子-弦（PHSD）输运模型，模拟了碰撞质心能量为3.0—7.2 GeV的金核-金核碰撞。通过对比“包含夸克阶段”和“不包含夸克阶段”两种模式（前者允许夸克和胶子独立参与演化，后者仅模拟强子及其产生过程），发现即使碰撞中心区域达到假设的强子-夸克转换条件，也未发现核-核碰撞末态产物相变的明显迹象。

研究显示，更鲜明的差异出现在奇异粒子的产额中。从6.2 GeV起，团队发现不同粒子对夸克物质的响应开始呈现与奇异夸克数成比例的趋势。在7.2 GeV时，与不含夸克阶段的模式相比，团队预测含夸克阶段的模式下，响应度与奇异夸克数近似呈线性增长趋势：拉姆达（Lambda）超子产额增加约20%—30%，级联超子（Cascade）增加约65%，而含三个奇异夸克的欧米伽超子（Omega）增加约93%。这一结果表明多奇异粒子可优先作为观测重离子碰撞中强子-夸克相变的候选探针。

该研究提出，实验上可联合测量多奇异粒子与单奇异粒子产额比值随碰撞能量的变化以及较高横向动能质子的椭圆流，检验重离子碰撞中的强子-夸克相变。

研究高温高密条件下夸克物质的形成与演化，是理解早期宇宙物质演化、探索强相互作用规律的重要途径。本研究基于输运理论模型揭示了粒子产额对夸克阶段的响应随所含奇异夸克数增多而增强的特征，为实验上寻找富重子环境中夸克物质的形成、探索核物质相图提供了新思路。

本研究由近代物理所雍高产研究员团队完成，得到了国家自然科学基金项目（12275322、12335008）的支持。

图：核物质相图与宇宙演化。相图纵轴为温度，横轴为重子化学势，后者用于刻画物质的重子丰富程度。上方演化图从大爆炸开始，依次选取QGP、强子、原子、恒星与星系、太阳系与地球等阶段。相变边界和可能的临界点均为定性示意。（图/ 雍高产)

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.141031

（理论物理室 供稿）