相對(duì)論重離子碰撞提供了在實(shí)驗(yàn)室條件下研究高溫高密的量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）新物質(zhì)形態(tài)的理想環(huán)境。位于美國(guó)紐約的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)（RHIC）以及歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）多年的實(shí)驗(yàn)表明，在極端相對(duì)論能量的重離子碰撞中可能形成了一種強(qiáng)耦合的夸克-膠子物質(zhì)（sQGP），這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果大多都來(lái)自于末態(tài)強(qiáng)子的測(cè)量，可能在系統(tǒng)演化過(guò)程中受到強(qiáng)相互作用影響。而雙輕子、光子等電磁探針不參與強(qiáng)相互作用，能夠逃離碰撞產(chǎn)生的強(qiáng)相互作用介質(zhì)而不受影響，因此它們可以提供碰撞系統(tǒng)最干凈、最直接的信息，是研究QCD性質(zhì)的重要探針。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所核物理研究室博士畢業(yè)生趙杰（現(xiàn)華中師范大學(xué)博士后）的博士論文《相對(duì)論重離子碰撞（RHIC）實(shí)驗(yàn)中雙輕子的產(chǎn)生》的主體內(nèi)容在《物理評(píng)論快報(bào)》（Phys. Rev. Lett. 113, 022301(2014)）上在線發(fā)表。趙杰博士與導(dǎo)師馬余剛研究員、許怒教授，以及美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室董昕博士，美國(guó)布魯克海文實(shí)驗(yàn)室阮麗娟博士、黃炳矗博士，以及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張一飛博士、唐澤波博士、郭毅等合作，克服了一系列困難，在RHIC-螺旋管徑跡探測(cè)器（STAR）實(shí)驗(yàn)中首次測(cè)量獲得了200GeV/c金-金對(duì)撞中的雙電子的產(chǎn)額。通過(guò)對(duì)不同質(zhì)量區(qū)間的雙電子測(cè)量結(jié)果與理論模型比較發(fā)現(xiàn)，中等質(zhì)量區(qū)間（質(zhì)量1-3GeV/c^2）的雙電子主要貢獻(xiàn)來(lái)自于粲夸克粒子的輕子道衰變，低質(zhì)量區(qū)間（小于1GeV/c^2）的雙電子產(chǎn)額的增強(qiáng)主要是由于矢量介子\rho與碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)子介質(zhì)相互作用使其譜寬度增加而導(dǎo)致的，從而解決了長(zhǎng)期困擾RHIC能區(qū)低質(zhì)量區(qū)間雙輕子產(chǎn)額增強(qiáng)的機(jī)制問(wèn)題。

　　該項(xiàng)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃（“973”計(jì)劃-高溫高密核物質(zhì)形態(tài)研究）、國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)基金、國(guó)際重大合作基金等聯(lián)合資助。

 

上圖：雙電子不變質(zhì)量譜；下圖：低質(zhì)量區(qū)間的雙電子增強(qiáng)