近日,STAR實驗國際合作組理事會批準我校理學院李漢林教授團隊正式加入該國際合作組。李漢林教授團隊將和美國普渡大學科研團隊合作,在相對論重離子碰撞實驗中集體流產生機制及手征磁效應信號探尋方向展開深入研究。本報記者對李漢林進行了專訪。
1.我們團隊是怎么加入到STAR實驗國際合作組的?請您介紹背后的過程和故事。
李漢林:我們團隊最早是得到美國普渡大學高能物理實驗組的推薦。我們向STAR合作組遞交了申請書,在申請書中詳細闡述:團隊成員的研究工作簡歷,團隊已有的工作基礎,團隊加入后可以在哪些方面為STAR實驗組的研究計劃貢獻我們團隊的力量,團隊準備在STAR合作組展開研究工作的具體計劃,團隊成員如何協調現有工作和加入STAR合作組后研究工作時間分配,團隊所在單位的支持方式和力度等。
STAR實驗組委員收到我們的申請書后,安排國際專家對申請進行評估,并給出建議。根據國際專家的建議,我們對申請書進行針對性修改。在獲得國際專家的初步認可后,STAR委員會安排我們在STAR委員會的重要會議上做線上報告答辯。答辯內容集中在團隊情況簡介、已取得的與STAR實驗相關的研究成果、進入STAR實驗組后的研究計劃等。報告完畢,我們對委員會成員提出的問題進行詳細解答。最后,由STAR委員會成員評估并投票表決。最終,我們獲得STAR委員會的批準,成功加入STAR合作組。
2.我們團隊的研究方向和研究優勢是什么,為什么能成為唯一加入的湖北省屬高校?
李漢林:我們團隊是湖北省唯一加入STAR合作組的省屬高校。
我們團隊的研究方向主要是,圍繞STAR實驗組研究領域從事高能重離子碰撞唯象研究,我們在高能重離子碰撞方向做出了一系列很好的工作。最近8年來,我們和作為STAR實驗組重要成員的美國普渡大學高能物理實驗組密切合作,取得了豐碩的成果。尤其是近五年來,我們在物理學頂尖期刊《物理評論快報》(Physics Review Letters)上發表成果2篇。我們的工作為STAR實驗組提供了重要理論支持,并對其實驗結果給出了重要預測。
我們認為,基于長期以來和美國普渡大學的合作及取得的一系列重要科研成果,是我們加入STAR合作組的重要原因。
3.我們加入STAR實驗國際合作組后,承擔的工作是什么?如何與其他高校進行合作,需要去美國嗎?
李漢林:我們加入STAR實驗組,除了履行成員日常職責,比如輪流值班和數據采集外,將重點分析相對論能量下,金核-金核碰撞和同量素碰撞下各向異性流的實驗數據。同時,我們將參加STAR實驗組的日常學術研討會并報告科研進度。
為了研究工作的順利進行,我們還將經常和國內參與STAR合作組的其他高校開展學術交流。此外,我們將不定期派遣團隊成員赴位于美國布魯克海文國家實驗室的STAR實驗組總部學習交流。
4.STAR的物理任務是通過兩束接近于光速的原子核對撞,模擬宇宙大爆炸,產生類似于早期宇宙的夸克膠子物質形態,并研究QGP的性質及量子色動力學,這個研究的意義是什么?能否用相對通俗的語言來解釋?
李漢林:探索物質微觀結構原理和宏觀宇宙起源,始終是人類文明的重要發展方向。目前,人們認為,夸克和膠子是組成物質的基本粒子。然而,由于夸克禁閉,人們在自然界中沒有觀察到自由存在的夸克。根據有限溫度下格點量子色動力學理論,在高溫高密極端條件下,強子物質中的夸克會解禁閉,形成一種特殊的物質形態:夸克膠子等離子體(Quark Gluon Plasma-QGP),而夸克膠子等離子體被認為是宇宙大爆炸早期存在的物質。尋找夸克膠子等離子體這種新物質形態,以及對其性質的研究,是當前高能核物理非常重要的研究領域之一。
實驗上尋找夸克膠子等離子體最有效的方法是,通過相對論重離子碰撞,將巨大的動能轉變為熱能,創造出高溫高密的極端條件,從而將強子中的夸克和膠子解禁閉,形成夸克膠子等離子體。STAR實驗組是國際上最早確認夸克膠子等離子信號的實驗組之一,在探尋QGP性質的過程中,STAR實驗組取得了一系列重要成果,推動了人類對物質的基本構成和運行規律的認識,對人類文明及物理學發展起了非常重要的作用!
5.STAR實驗組目前已經取得的研究成果包括哪些,可以舉例嗎?
李漢林:STAR實驗組自2000年運行以來,取得了一系列非常重要的成績,其中包括:(1)最早觀察到夸克物質噴注淬火信號及部分子層次集體運動,并最先確定夸克膠子等離子體的存在。(2)對夸克膠子等離子相變臨界點關鍵的基礎特性參量給出最精確的約束限定。(3)在夸克膠子等離子體中手征對稱性反常行為方面,做出一系列突破性工作。
6.咱們團隊的成員結構是怎么樣的?研究生平均年齡多大,研究方向是什么?
李漢林:目前,我們團隊的主要成員是我和幾名研究生。研究生的年齡23歲左右。我們之前的研究方向是關于高能重離子碰撞方面的唯象研究。現在,團隊的研究方向將增加高能重離子碰撞實驗方向。我們希望借助STAR實驗組國際平臺,做出以我方為主導的重要成果,同時,我們還希望通過加入STAR合作組,培養具有國際競爭力的人才。
7.您的研究方向是什么?致力于解決什么問題?目前取得了哪些成果?
李漢林:我一直從事高能重離子碰撞唯象和原子核結構方向的研究。博士階段主要研究高能重離子碰撞中噴注和熱介質相互作用,在研究高能重離子碰撞中馬赫錐(Mach Cone)現象的工作中,我們首次提出“對比研究光子-強子和強子-強子關聯”這一新的實驗方法,得到了國際同行的認可。相關成果發表在《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 106, 0122301, 2011 )上。
我在普渡大學博士后階段,對高能重離子碰撞中各向異性流產生機制和特點方面做出了一系列工作。其中包括探究高能重離子碰撞中強子各向異性流質量標度反常行為、重夸克橢圓流的產生特性等。多項成果發表在《物理評論C》(Physical Review C)、《歐洲物理期刊C》(European Physical Journal C)等物理學權威期刊上(Phys. Rev. C 93, 051901(R), 2016;Phys. Rev. C 96, 014901, 2017;Phys. Rev. C 99, 044911, 2019),總引用超300次。
近幾年,我們在高能重離子碰撞中手征磁效應信號的背景研究和通過同量素(Ru+Ru與Zr+Zr)碰撞探究核子結構方面均做出了重要成果,先后兩次在《物理評論快報》上發表部分成果(Phys. Rev. Lett. 121, 022301, 2018,Phys. Rev. Lett. 125, 222301, 2020)。在高能重離子碰撞手征磁效應信號的研究工作中,《物理評論快報》審稿人評價我們的研究成果,將對尋找手征磁效應信號的尋找產生非常重要的影響。在通過高能同量素碰撞探究中子皮厚度的工作中,《物理評論快報》副主編 Julia Velkovska評價:“該成果提供了一種新方法來確定中子密度分布、中子皮厚度和原子核中對稱能。這種方法比當前已有的測量方法更精確。研究結果對美國重離子碰撞實驗組分析同量素碰撞實驗數據非常重要,還可能對低能核物理、核天體物理學產生重要影響。”
8.武科大在相關領域的研究具有優勢嗎?
李漢林:從我2011年入職武科大以來,課題組得到了物理系、理學院和學校領導的大力支持,加上學校自由寬松的學術環境,讓我們取得了很多成績。正是由于學校和學院的支持,我們此次才順利加入STAR國際合作組。同時,加入STAR合作組后,我們團隊壓力倍增,因為實驗還有很多未知,還需要努力探索。此外,我們團隊也將從理論研究向實驗方向傾斜,希望將來取得理想成績。(通訊員陳曉彤 記者程毓)