近日，欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机上的ALICE合作组公布最新研究成果，在质子—质子及质子—铅碰撞系统中观测到与“夸克—胶子等离子体（QGP）”相关的关键新信号。相关论文于2026年3月20日发表于《Nature Communications》，并被CERN官网首页作为新闻专题报道。该成果由国际合作团队完成，复旦大学马余刚院士团队在相关研究中发挥主导作用，为理解强相互作用物质在小系统中的形成机制提供了重要实验依据。
夸克—胶子等离子体被认为是宇宙诞生后极早期（最初几微秒）存在的一种极端物质形态，通常需要在重离子（如铅核）高能碰撞中才能产生。长期以来，物理学界普遍认为，质子等“小系统”碰撞难以达到形成该物质所需的条件。
本次研究中，ALICE合作组系统测量了多种介子与重子的各向异性流行为，并通过严格筛选，提取出真正体现集体运动的信号。结果显示，在高多重数的质子对撞事件中，不同粒子种类呈现出类似于重离子碰撞中的集体流组分标度特征——在中等横动量区间，重子的各向异性流显著强于介子。
这一现象被认为是夸克层次集体行为的重要标志。研究表明，相关实验结果能够被包含“流体动力学与夸克并合成强子”机制的理论模型较好描述，而不包含这些机制的模型则难以解释观测到的数据特征。这意味着，即便在尺寸远小于传统重离子系统的质子碰撞中，也可能形成一个短暂存在、由夸克主导的膨胀体系。这一发现对理解夸克—胶子等离子体的形成条件提出了新的挑战，暗示其产生机制可能具有更强的普适性。
图：（右）大型强子对撞机中的一次质子—质子对撞事件，产生的大量粒子被ALICE探测器记录与重建。（左）基于此类碰撞数据，ALICE研究的介子与重子各向异性流动示意图，其中粗箭头表示粒子发射的优先方向。
该成果进一步加深了人们对强相互作用物质在不同碰撞系统中演化规律的认识，也为未来通过轻离子（例如2025年采集的氧—氧碰撞）与小系统碰撞研究夸克物质性质提供了重要实验基础。
该工作主要由马余刚院士指导的博士毕业生吴文雅在2019—2024年攻读博士学位期间完成。2022—2024年间，吴文雅经马余刚院士推荐，赴丹麦玻尔研究所开展联合培养，在对方单位周铀教授的共同指导下，围绕小系统中集体行为的关键物理问题开展攻关并取得系统进展。目前，吴文雅受德国洪堡基金资助在慕尼黑工业大学开展博士后研究，并担任ALICE实验“方位角关联”物理分析组协调人。该成果体现了中欧科研机构在高能核物理领域深入合作的成效，以及国际协同创新对前沿基础研究发展的重要推动作用。
吴文雅博士在ALICE实验控制室
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67795-1
CERN新闻报道：https://home.cern/news/news/physics/alice-sees-new-sign-primordial-plasma-proton-collisions
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