近日，kaiyun官网入口STAR实验团队与美国布鲁克海文国家实验室的研究人员合作，依托相对论重离子对撞机RHIC-STAR实验，首次在RHIC能区氧核-氧核碰撞中观测到喷注淬火效应的直接证据，这是迄今为止观测到该效应的最小碰撞系统。相关研究成果以“Measurement of jet quenching in O+O collisions at √sNN = 200 GeV by the STAR experiment at RHIC”为题于10月20日发表在物理学权威顶刊《物理评论快报》上（Phys. Rev. Lett. 137, 172301(2026)）。

极端相对论重离子碰撞的主要目标是重现宇宙大爆炸后最初微秒内存在的一种特殊物质形态—夸克胶子等离子体（QGP）。喷注淬火和集体流，作为QGP产生的两大关键实验证据，已经在金核-金核、铅核-铅核等大碰撞系统中得到充分验证。当高能粒子穿过这种极端物质时，会与介质发生强烈相互作用，损失能量并改变运动轨迹，这种现象被称为喷注淬火；同时，碰撞产生的大量粒子展现出集体行为即集体流，揭示QGP呈现近乎完美流体的形态。近几年，在质子-重核、甚至质子-质子等小碰撞系统中，尽管已经发现了具有长程关联的集体流证据，但尚未观测到具有统计显著性的喷注淬火信号。因此，一个重要科学问题是：能够引起喷注淬火的强相互作用物质，其形成所需的碰撞系统尺度究竟可以小到什么程度？

图1：氧核—氧核碰撞中喷注淬火现象示意图（图源：BNL Newsroom）。

氧核-氧核碰撞为这一问题提供了理想的实验条件。每个氧原子核仅包含16个核子（8个质子和8个中子），远小于金核的197个核子。研究团队分析了约5亿次质心能量√sNN = 200 GeV的氧核-氧核碰撞事例。实验分析采用了一种巧妙的"触发-关联"测量方法：首先挑选出高能量的强子（横向动量7–30 GeV/c）作为触发，然后观察在它的近侧和反冲侧伴随产生的强子和喷注产额。如果有QGP介质存在，反冲侧飞出的喷注在穿过介质时会损失能量，导致观测到的反冲强子和反冲喷注产额压低——这就是喷注淬火的直接证据。研究引入了半单举观测量ICP，将高事件活跃度（剧烈碰撞）与参考区间40–60%事件活跃度（中低强度碰撞）进行对比，计算反冲强子和反冲喷注产额之比。这一观测量无需依赖碰撞几何和模型归一化参数，因而显著降低了系统不确定度。如果ICP = 1，表明没有压低，而ICP < 1则表示产额压低。测量结果显示，在0–10%最高事件活跃度的氧核-氧核碰撞中，反冲强子和反冲喷注的产额相比参考区间均受到约20%的压低，统计显著性达到4.3个标准差。作为对照，触发强子近侧的产额则未表现出明显变化，这有力证实了观测到的压低效应来自反冲喷注与介质的相互作用的物理过程。仅包含初态核部分子分布函数效应、而不包含末态喷注淬火的理论计算，无法解释实验数据，这也有力支持了观测到的信号源于喷注淬火这一物理图像。

图2：氧核-氧核碰撞中近侧和反冲侧产额随事件活动度的关系图。

该研究的数据分析由kaiyun官网入口前沿交叉科学青岛研究院硕士毕业生张思婕（现耶鲁大学博士生）和博士毕业生何杨（现中国科学技术大学博士后）完成，指导老师为易立教授和聂茂武副教授。这一发现将喷注淬火测量拓展到了前所未有的小尺度——氧核-氧核碰撞是迄今观测到该现象的最小碰撞系统，为系统研究喷注能量损失对碰撞系统尺度的依赖提供了新的实验基准，也为确定QGP形成的系统尺度下限提供了重要依据。

STAR合作组是依托于美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机的重要国际实验合作组，包含来自13个国家和地区的79家单位，共有七百余名科研人员。本研究工作得到了国家自然科学基金资助。