近日，Betvictor中文版代巍副教授与华中师范大学、德国法兰克福高等研究院、清华大学及烟台大学等单位合作，在高能核碰撞中夸克胶子等离子体（QGP）强子化机制的研究中取得重要进展。相关成果以“D-meson production via sequential hadronization in high-energy nuclear collisions”为题，于2026年 6月12日正式刊载于国际物理学顶级期刊《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 136, 232301）。该研究将“时序强子化”这一时间维度引入重味强子形成理论，为精确约束重味夸克的能量损失及强子化动力学打开了一扇全新的窗口。
研究背景：从“同时结冻”到“排队等待”
高能重离子碰撞实验的核心目标之一是研究夸克胶子等离子体（QGP）这一极端高温高密物质的性质。当铅原子核以接近光速在大型强子对撞机（LHC）中相撞时，会瞬间产生一种温度高达数万亿度的“宇宙汤”。在这种极端环境中，构成物质更深层的基本粒子——夸克和胶子——暂时脱离束缚，自由游荡。随着这锅“汤”迅速膨胀冷却，夸克会重新组合成质子、中子以及更重的粒子（物理学家称之为“强子”）。这一过程被称为“强子化”。强子化是一个基本的非微扰过程，也是高能核物理领域中的核心挑战。几十年来，物理学家普遍假设：所有的夸克在同一瞬间完成组合，就像整锅汤在同一时刻结冰。然而，这项新研究指出，这个图像过于简化了。
核心发现：不同粒子有不同的“诞生温度”
研究团队创新性地构建了“时序强子化”理论框架。通过求解狄拉克方程，他们发现不同重味粒子的“诞生温度”并不相同——含有奇异夸克的 D_s 介子因为夸克间结合得更紧密，束缚能更大，会在更高的温度下率先形成；而普通的 D^0介子则要等到温度进一步降低时才诞生。这种“序列强子化”机制，类似于不同液体在不同温度下依次结冰，重夸克并非同时“冻结”成可见粒子，而是遵循一种“排队结冻”的时间表。
图1.“排队结冻”示意图
两个可观测效应：解释实验反常并预言新信号
这种时间差带来了两个可观测的连锁效应，也正是本研究的核心创新所在。
第一个效应关乎粒子动量空间的“形状”。 在重离子碰撞中，高温火球并非完美球形，而是像橄榄球一样沿碰撞方向扁平。火球内部的压力会把其中的粒子“挤”成椭圆状的分布。研究团队计算表明，由于 D^0介子形成得更晚，组成它的粲夸克在“宇宙汤”里多“游”了一段时间，被流体拖拽得更厉害，因此 D^0最终呈现的椭圆分布（椭圆流v_2）比 D_s更明显。这恰好解释了欧洲核子研究中心（CERN）ALICE 实验组近期观测到的“反常”现象——在此之前，几乎所有传统模型都预言了相反的顺序。
第二个效应关乎粒子的“数量比例”。 由于 D_s抢先一步“抓走”了部分粲夸克，等到D^0形成时，可供它使用的粲夸克就少了。研究预言，在速度较慢的区间，D_s与 D^0的相对产额不再平坦，而是会出现一个明显的“鼓包”。这个“鼓包”是序列强子化独有的指纹：如果所有粒子同时形成，这条曲线应该几乎是一条平线。这意味着，未来的对撞机实验可以通过精确测量这个鼓包，直接“看见”重夸克排队等待“结冻”的过程。
研究意义：为QGP强子化提供时间维度的全新视角
该项工作将“序列”这一时间维度引入重味强子化理论，为我们理解极端条件下物质如何从最基本的面貌“组装”成可见粒子提供了全新视角。研究不仅自洽地复现了现有实验观测的反常现象，还提供了一个可在未来高精度实验中被直接检验的明确信号，是实验与理论深度融合的成功范例。
论文信息与作者团队：
该课题研究历时4年时间。论文第一作者徐子旋为Betvictor中文版2023级硕士生，目前在华中师范大学物理学院攻读博士学位，期间一直在代巍副教授指导下开展该项研究工作。代巍副教授为本文通讯作者，与华中师范大学张本威教授，德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心，约翰·沃尔夫冈·歌德大学理论物理研究所的赵佳星研究员以及清华大学、烟台大学庄鹏飞教授共同完成。
论文链接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/py6l-xdfn
