探索极端条件下物质的奇异状态，是现代核物理研究的核心议题之一。近日，安徽理工大学教授王昕杨与亚利桑那州立大学教授Igor A. Shovkovy合作，深入探讨了在非零夸克数和手性电荷化学势下，磁化夸克-胶子等离子体（QGP）中圆偏振光子的出射特性，并且提出圆偏振光子出射可能作为一种有前景的观测方法，用于表征重离子碰撞中产生的QGP。研究成果日前发表于《物理评论D》。
相对论重离子碰撞早期过程示意图。安徽理工大学供图夸克-胶子等离子体是一种在极高温度和能量密度下产生的物质状态。“研究极端条件下QGP的性质，是高能物理领域一个重点和难点，并且也是了解物质本质的重要课题。”王昕杨向《中国科学报》介绍。
在重离子碰撞中产生的QGP，不仅具有高温和高能量密度，还伴随着极端的磁场和高涡度。这些极端特性为研究QGP提供了丰富的实验数据，但同时也带来了理论上的挑战。
研究团队发现，非零的净电荷密度和手性电荷密度对电磁探针的QGP有显著影响。具体来说，非零的电荷密度会增强一种圆偏振光子的总体出射，而非零的手性荷密度则在横向平面的反射对称性方面引入了空间不对称性。这些发现表明，通过观测圆偏振光子的出射，可以为表征重离子碰撞中产生的QGP提供有希望的观测方法。
“我们研究发现，在强磁场的环境下，电荷密度会造成左右手偏振光子总体出射的不对称，而手征荷密度则会造成左右手偏振光子出射。这是非常有意思的物理现象，现在重离子碰撞实验产生的QGP物质的测量有着极大的不确定性，这些现象将给新的实验观测方法提供很好的理论依据。”王昕杨说。
进一步地，王昕杨和Shovkovy通过数值计算展示了在不同磁场强度和温度下，左旋和右旋圆偏振光子的出射率如何受到化学势和手性化学势的影响。这些结果不仅丰富了对QGP中电磁探针的理解，也为未来的实验设计和数据分析提供了重要的理论基础。
王昕杨表示，“这项研究为重离子碰撞实验中测量早期产生物质的化学势，手征化学势以及伴随的强磁场的强度有着重大意义。如果实验可以观测到相关现象，这将有助于人们更深入了解强相互作用物质的基本性质。”
审稿人认为：“这项工作新颖且具有影响力，为QGP的电磁特征提供了新的见解。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.116005
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