近日，位于欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上的ALICE实验组在13 TeV的质子-质子碰撞中首次观测到了强相互作用的一种基本特性——“死角效应(Dead cone effect)”，论文发表在《Nature》上（https://doi.org/10.1038/s41586-022-04572-w）。5月31日，LHC召开了专题报告会介绍这一研究：https://indico.cern.ch/event/1163806/

ALICE实验组发言人Luciano Musa说：“直接观测死角是一项挑战极大的工作，但通过近三年采集的质子-质子对撞数据和先进的实验分析技术，我们终于实现了这一目标”。

图1，簇射过程中的胶子发射。棕色区域为“死角”示意图。

通常认为，夸克和胶子（统称为部分子）可能在LHC能量下的粒子对撞中被产生。随即，部分子会经历一系列簇射过程，通过辐射胶子损失能量，辐射过程依赖于部分子质量和能量。该簇射过程中，在部分子飞行方向上会有一个区域，胶子的发射会被抑制，即所谓的“死角”（图1）。死角效应在30年前由强相互作用第一性原理预言，随后在实验中被间接验证，但直接观测难度很大，因为死角区域可能被部分子转变的其他粒子填充，造成测量背景。ALICE实验通过先进的迭代分簇技术克服了这一困难：首先重构出含有D0介子（含粲夸克）的喷注，其次通过分簇技术标定每一次簇射的节点和劈裂角度；再通过观测量——D0介子喷注和全部喷注劈裂角的比例研究这一效应。

同时，因为理论预言无质量粒子不会产生死角，该研究也为粲夸克质量测量提供了实验证据。ALICE实验物理分析协调人Andrea Dainese说：“夸克质量是粒子物理的基本信息，但因为通常都被禁闭在强子中，无法在实验上直接测量。我们通过部分子簇射的死角研究为测量夸克质量提供了一条新途径。”

这篇论文也是ALICE实验组发表的第4篇Nature论文，上一篇于2020年发表，题为《Unveiling the strong interaction among hadrons at the LHC》。该工作通过动量关联这一技术方法，在质子-质子碰撞中精确测量了p-Ξ和p-Ω粒子间的相互作用，为揭示强相互作用性质提供了重要实验证据。应马余刚院士课题组邀请，ALICE实验“涨落与关联”物理分析组召集人、德国慕尼黑工业大学的Laura Fabbietti教授于5月31日在“复旦核物理前沿开放讲坛”对此工作做了综述报告，引起热烈讨论。报告视频：

https://www.koushare.com/lives/room/631683

ALICE实验是LHC上专门致力于高能核物理研究的大型实验平台（图2）。实验组由40个国家170多家单位的近2000名科研人员组成。复旦大学在马余刚院士的领导下于2019年加入ALICE实验合作组，成为正式成员单位，骨干成员包括张松研究员和寿齐烨副研究员等。目前依托科技部和国家自然科学基金委的重点研发、重大项目支持，在手征反常效应、正反物质相互作用、奇特粒子寻找等方面开展实验研究，取得了积极进展。基于大型实验组的国际合作，不仅有利于开展物理研究，对促进我国高能核物理的发展、提升学术影响力，也具有重要意义。

图2，ALICE探测器在经历了3年的升级后，于2022年再次启动

参考：

https://home.cern/news/news/physics/alice-makes-first-direct-observation-fundamental-effect-particle-physics