原子核内部：CERN的ALICE实验捕捉到胶子饱和的首个多维信号

数十年来，物理学家们知道胶子——在质子和中子内部将夸克束缚在一起的无质量粒子——是理解可见物质为何具有质量的关键。但关于胶子在原子核最小尺度上的行为，两种竞争理论长期争论不休：核阴影效应（一种来自不同核子内部分子多重散射和干涉的线性QCD效应）和胶子饱和（一种胶子分裂与重组达到动态平衡的非线性状态）。如今，CERN的ALICE实验取得了一项里程碑式的测量，首次获得了足够精确的数据来区分这两种理论——而初步证据倾向于胶子饱和。

这项研究于2026年8月发表在《物理评论快报》上，报告了首个非相干J/ψ光核产生的多维测量结果，同时依赖于相互作用能量和动量转移，实现了精细至0.2飞米的空间分辨率（约为质子大小的四分之一）。这一精度使研究人员能够挑战核阴影框架，并找到支持胶子饱和的证据。

实验原理：用光当作显微镜

该分析利用了LHC Run 2在√sNN = 5.02 TeV下的超周边Pb–Pb对撞数据，覆盖了20至633 GeV的光子-原子核质心能量范围（对应Bjorken-x值从约10⁻²下探至约10⁻⁵）。在这些超周边对撞中，原子核相互擦肩而过而不直接碰撞；其中一个原子核的强电磁场充当了一束高能光子。当一个这样的光子轰击另一个原子核时，可以产生一个J/ψ矢量介子，其产生过程编码了目标核内部胶子分布的信息。

实验研究了两种类型的产生：

• 相干产生探测整个原子核上的平均胶子密度。
• 非相干产生，涉及原子核分裂，对胶子场的局部涨落敏感——这类似于从模糊图像切换到高分辨率显微镜。