项目名称： 强相互作用新物质形态的硬探针信号及集体效应研究

推荐单位： 湖北省

项目简介： 本学科属于高能核物理和重离子核物理研究领域。在高温高密极端条件下强子物质通过相变形成夸克胶子等离子体(QGP)新物质形态的理论和实验研究是高能核物理学的重大研究领域。本项目围绕强作用新物质形态的硬探针信号和集体效应研究作出了创新性工作，取得一批有重要学术价值的研究成果。本项目先后发表SCI论文100多篇，其中在Phys. Rev. Lett.上发表论文11篇。20篇主要论文被他人引用651次，单篇他引最高次数117次。多项研究结果得到国际大型实验合作组和知名学者在 Phys. Rev. Lett., Phys. Rep., Phys. Rev., Nucl. Phys.等著名学术刊物上发表的论文的正面评述和肯定。应邀多次在本研究领域级别最高的国际学术会议上报告。该项目2004年获教育部自然科学一等奖，部分成果是2005年入选的全国百篇优秀博士学位论文的主要内容。1. 引导出强作用介质的喷注层析（Jet Tomography）新研究方向，揭示出强作用热介质中喷注淬火存在细致平衡效应，理论预言得到RHIC-STAR、RHIC-PHENIX和HERMES国际实验合作组的实验证实。具有细致平衡效应的核修正因子理论曲线及喷注能量损失的理论估算被PHENIX实验组在总结性研究论文中称为“王曲线”和“王估算”。2. 提出了QGP新物质形态向普通核物质形态相变过程中末态粒子产生的一种新机制，成功解释了最新的高能核－核碰撞的新实验结果，并给出了新预言。3. 在RHIC的实验工作中，分析了Λ和KS0的椭圆流，成为STAR组在单奇异粒子椭圆流实验测量方面发表的第一篇论文，为STAR实验组的后续工作奠定了基础。4. 提出了高能碰撞的自仿射分形理论，理论预言得到NA22、NA27和L3国际实验组的实验证实。分析了NA22实验数据，发现横动量起伏随快度空间范围的变化规律，为理解现有重离子碰撞实验中的不同结果提供了依据。5. 提出了基于硬热圈重求和改进的有效微扰理论，给出了非线性响应函数满足的涨落-耗散定理，揭示出色超导中规范场涨落与一级相变间的联系，得到了QGP一些特有的集体效应特征。

主要发现点： 本项目的核心发现点：

1. 在喷注层析(Jet Tomography)新研究方向，首次揭示出在热强作用介质中喷注的能量损失存在细致平衡效应并得到RHIC实验证实；首次对核介质中喷注的能量损失、夸克物质中的胶子密度等作出了定量估计，得到RHIC和HERMES国际实验的证实；首次提出用核修正因子研究高能核-核碰撞中末态大横动量强子谱的压低，给出了在e-A深度非弹散射中由于喷注的能量损失对核半径平方的依赖关系所预言的喷注碎裂函数的核修正因子符合HERMES实验数据的证据；预言的d-Au散射的核修正因子与实验的符合排除了"色玻璃凝聚"模型的理论解释；通过严格的微扰QCD计算，首次揭示出重夸克喷注的能量损失对所经过的路径长度的依赖性与动量转移和Bjorken变量之间的联系。

2. 在RHIC的实验工作中，通过实验数据分析，率先发现高能Au-Au碰撞中末态的单奇异粒子Λ和KS0存在椭圆流。

3. 提出了一种QGP新物质形态向普通核物质形态相变过程中末态粒子产生的新机制，证实在高能核-核碰撞中，中等横动量区末态粒子的产生存在夸克重组合现象。对于高密夸克物质首次揭示出色超导中规范场涨落与一级相变之间的联系。用非线性理论方法首次揭示出远离平衡的夸克物质存在特有的临界行为特征。

4. 提出了高能碰撞的自仿射分形理论，证实高能碰撞中末态粒子的动力学存在各向异性的规律。利用NA22的实验数据分析，发现了高能碰撞中横动量起伏随快度空间范围的变化规律。

本项目的其他重要发现点：

1. 建立了实时温度场论中非线性响应函数满足的推广的涨落-耗散定理。系统地给出了非平衡态下的硬热圈重求和方法和梯形图重求和方法，建立了有限温度量子场论方法与动力论方法新的对应关系。

2.提出了基于硬热圈重求和改进的有效微扰理论，将自能虚部和实部同时重求和，首次揭示出自能的虚部对自恰地研究QGP的集体行为和输运性质起关键作用。

主要完成人： 王恩科

基于喷注淬火思想引导出喷注层析新研究方向，多项理论预言得到实验证实；揭示出热QGP介质中喷注淬火存在细致平衡效应；建立了实时温度场论中非线性响应函数推广的涨落－耗散定理，给出标量场输运系数的非微扰计算。

吴元芳

提出了高能碰撞自仿射分形理论，证实末态粒子的动力学存在各向异性规律。分析了有全相空间覆盖优点的NA22实验数据，首次发现了横动量起伏随快度空间范围变化的规律，为理解现有核核碰撞实验中的不同结果提供了依据。

杨纯斌

提出了QGP新物质形态向普通核物质形态相变过程中末态粒子产生的一种与部分子碎裂理论截然不同的新机制。成功地解释了最新的超高能Au－Au碰撞的实验结果，预言了在将来更高能量的核核碰撞实验中会出现的一些新现象。

侯德富

提出了基于硬热圈重求和改进的有效微扰理论，揭示出自能的虚部对自恰地研究QGP的集体行为起重要的关键作用。首次给出色超导中规范场涨落与一级相变之间的联系。揭示出非线性响应的场论计算和动力论计算的等价关系。

付菁华

在RHIC－STAR的实验工作中，首次分析了单奇异粒子Λ和KS0的椭圆流，为STAR组关于奇异粒子椭圆流的进一步研究奠定了基础。发展了非线性理论方法，揭示出远离热平衡或化学平衡的QGP物质存在特有的临界行为特征。