长期以来，科学家们对夸克-胶子等离子体（Quark-Gluon Plasma, QGP）的剧烈涡旋运动和强大的电磁场给予了高度关注。然而，其内部的加速机制却鲜少被深入探究，尽管它直接促成了这个“火球”的快速膨胀。在流体力学中，加速度与涡旋一样被视为基本要素，正如电场和磁场在电磁学中同等重要。

绘制碰撞能量下的加速图谱

为了系统地了解夸克-胶子等离子体内部加速的形成和演变，由复旦大学物理学家马余刚教授和黄旭光教授领导的研究团队，着手绘制了其加速图谱。

研究人员巧妙地结合了两种广泛使用的粒子输运模型——AMPT和UrQMD，并辅以高斯平滑法。这项技术将离散的粒子分布转化为连续的能量、动量和速度场，从而使团队能够将等离子体作为一个不断演化的流体进行细致分析。

通过这种方法，他们成功追踪了在3.5 GeV至2.76 TeV宽泛碰撞能量范围内的加速情况。

黄旭光教授解释道：“加速度不仅仅是一个运动学细节，它可能作为量子色动力学（QCD）物质的一个热力学控制参数。”

火球边缘的极端加速度

模拟结果显示，在低能量和高能量碰撞下，峰值固有加速度均可达到数百MeV。最强的横向加速度始终指向外部，并集中出现在火球的外边界附近。

这个边缘之所以成为加速热点，是因为该区域压力迅速下降，而焓密度保持在较低水平。根据相对论欧拉方程，这两个条件相互强化，从而极大地增加了加速度。

等离子体的行为会因碰撞能量的不同而异。在较低能量下，核阻止效应（nuclear stopping）最初会使物质减速，产生高达约500 MeV的减速。而在超相对论能量下，原子核彼此穿过得如此之快，以至于它们将新形成的等离子体拉入短暂而强烈的加速脉冲中。

由于最强大的加速度始终集中在边界处，因此无论原子核是直接碰撞还是以一定角度相撞，整体效应的变化都微乎其微。

极端物质的一种潜在新控制参数

加速度可能不仅仅影响等离子体的运动。通过昂鲁效应（Unruh effect），一个加速中的观察者会感知到空旷的空间具有热环境。因此，数百MeV的加速度可能相当于接近QCD相变温度的温度。

这种可能性表明，加速度可以在QCD物质的相结构中增加一个新的“加速轴”。它可能同时影响手性相变和与夸克禁闭相关的相变。

加速度还可能产生以前未曾探索的输运效应，并影响粒子自旋的排列。这些效应将与涡旋产生的效应互补，并可能帮助研究人员探索在RHIC和LHC实验中观测到的未解自旋行为。

寻找可测量的对撞机信号

研究人员目前计划在他们的计算中纳入更真实的流体动力学演化。他们还希望识别出能够揭示加速度影响的实验信号，包括超子自旋极化（hyperon spin polarization）中的模式。

通过将非惯性量子效应与可测量的粒子行为联系起来，这项工作为研究由强相互作用支配的物质开辟了新的方向。

黄旭光教授指出：“正如温度和密度定义了物质的相图一样，加速度可能开启该相图的一个新维度。通过绘制夸克-胶子等离子体这一隐藏维度，我们希望将非惯性量子效应转化为实验中实际可测量的信号。”