CMS首次在小型碰撞系统中观测到喷注淬灭关键特征

CMS协作组近日表示，基于2025年采集的氧—氧碰撞数据，CMS实验在小型碰撞系统中首次观测到高横向动量(pT)粒子的抑制，以及这些粒子方位角分布的各向异性。两项现象共同构成夸克—胶子等离子体(QGP)中喷注淬灭的典型特征，为小型系统中可能形成QGP提供了新的实验依据。

在重离子碰撞中，极端高温可使原子核“熔化”，形成由夸克和胶子组成的强相互作用物质。此前，质子—铅碰撞中曾观测到类似集体流动的关联现象，提示小系统中也可能出现QGP;但由于未发现喷注淬灭特征，相关图景仍不完整。

此次CMS对氧—氧碰撞数据的初步分析显示，高能粒子束穿过介质时可能发生能量损失。研究人员进一步关注这种粒子抑制是否会呈现与碰撞初始几何形状相关的高动量各向异性。若二者存在关联，介质诱导的部分子能量损失将成为最可能的解释之一。

方位各向异性 v2作为pT的函数(左图)，显示了质子-质子基线扣除前后的结果，并与软硬粒子间相互作用程度不同的理论模型进行了比较。图 1 还显示了 v2作为被分析粒子间距离 η 的函数(右图)，同样显示了基线扣除前后的结果，涵盖了两个高 pT范围。

在测量过程中，研究团队需要排除与QGP几何形状及流体动力学膨胀无关的“非流动”关联背景。这类关联通常在赝快度η上呈短程分布，主要来源于喷注本身。为降低干扰，CMS通过增加η分离来抑制短程关联，并利用质子—质子碰撞结果作为基线进行扣除，因为该类碰撞中通常假设不存在相应的各向异性信号。

分析显示，在进行质子—质子基线扣除前，高pT区域的v2系数会随η分离增大而快速下降;扣除后，信号与分离度基本无关，表明残余非流动贡献得到有效抑制。CMS还将测得的v2随pT变化结果与多个理论模型进行了比较。

随着相关理论模型进一步完善，这项新测量有望帮助研究人员判断大尺度和小尺度夸克—胶子等离子体系统是否遵循相同物理规律，并为理解极端条件下强相互作用物质的性质提供新的实验输入。