复旦大学现代物理研究所马余刚院士团队在CMS实验的轻核碰撞集体流研究中取得新进展

近日，马余刚院士团队成员在CMS实验参与的研究成果以“Observation of long-range collective flow in O+O and Ne+Ne collisions and implications for nuclear structure studies”为题于2026年8月17日发表在《物理评论快报》上（PRL 137 (2026) 082302），并被选为编辑推荐（Editors’ Suggestion）。

在相对论重离子碰撞中，强相互作用物质会表现出接近理想流体的集体运动特征。近年来，在质子—核和轻核碰撞等小体系中也观测到了类似的集体流信号，但其物理起源一直存在争议。其中一个核心问题是：这些集体现象是否来源于碰撞后形成介质对初始几何的集体响应。对称轻核碰撞由于体系较小、几何结构相对可控，为研究这一问题提供了独特条件。

欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的CMS实验利用2025年采集的氧核-氧核和氖核-氖核碰撞数据，在每核子对质心能量5.36 TeV下测量了二粒子和四粒子方位角关联。实验发现，氖核-氖核与氧核-氧核碰撞中的椭圆流和三角流信号存在系统性差异，并且这种差异在碰撞重叠更大的事例中更加明显。与考虑氧核和氖核形状差异的流体力学模型比较表明，实验结果能够很好地由碰撞初始几何差异解释（见图），说明即使在尺寸很小的轻核碰撞体系中，最终观测到的集体流信号依然保留了对初始几何结构的明显响应。这些实验结果为理解强相互作用体系中集体行为的起源提供了新的关键实验信息，并为利用高能核碰撞研究原子核结构提供了新的实验依据。

图：氧核-氧核与氖核-氖核碰撞中椭圆流与三角流信号比值随碰撞重叠程度的变化，并与考虑氧核和氖核形状差异的流体力学模型计算结果进行比较。

该工作由山东大学、复旦大学、IIT Madras、Rice University、Vanderbilt University、University of Illinois Chicago等单位合作完成。马余刚课题组的复旦大学博士研究生彭佳腾在山东大学前沿交叉科学青岛研究院陈震宇教授的指导下，完成了主要数据分析与结果验证工作；陈震宇教授担任分析联络人（contact person），负责分析工作的组织推进和物理结果把关。

CMS国际合作组是依托于欧洲核子研究中心大型强子对撞机的大型国际合作实验组，包含50多个国家和地区超过240个研究单位的5500多名科研和技术人员。近年来，复旦大学研究团队逐步深度参与CMS实验，在希格斯粒子、暗物质、奇特强子态、重离子碰撞等方向开展前沿研究。

此次合作研究是复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室与山东大学粒子物理与粒子辐照教育部重点实验室跨校协同的一次成功实践，充分体现了复旦大学相关科研平台在国际前沿合作研究中的深度参与，进一步推动了两个实验室在相关研究方向上的长期合作，赋能核物理与粒子物理前沿学科稳步发展。

本研究工作得到了科技部重点研发项目以及国家自然科学基金项目的资助。