近期，RHIC-STAR国际合作实验在世界上首次证实了从纯能量产生正反物质对的基本物理过程，并提供了真空中的偏振光在磁场作用下折射的实验证据。这两个过程分别于1934年和1936年被提出。实验结果发表在物理评论快报上[Phys. Rev. Lett. 127, 052302 (2021)]。山东大学前沿交叉科学青岛研究院杨驰和当时在山东大学从事博士后研究、现任职美国布鲁克海文国家实验室（BNL）的James Daniel Brandenburg对该研究做出重要贡献。研究团队还包括来自中国科学技术大学、Rice University和Creighton University的科研人员。
       实验观测到来自于光子-光子对撞产生的正反物质—正负电子对，是科学家首次通过单次过程把来自于光的能量直接转化为物质。它的逆过程，正反电子湮灭产生双光子对, 早在1930年就由我国著名核物理学家赵忠尧先生在加州理工大学实验室实现。1934年科学家布雷特和惠勒首次预言了光子对撞产生正负电子对的过程。80多年后，RHIC通过加速两束金原子核到99.995%光速使核周围产生伴随其运动的“光子云”并对撞，在海量数据中测量到了6000多对经检验来自于布雷特-惠勒过程的正负电子对。

         实验进一步测量了偏振光在强磁场中被“吸收”产生的正负电子对，看到了基于光偏振角的“吸收”（或“通过”）。这种效应是真空双折射现象的一种反映。该测量是人类首次通过地表实验观测到真空双折射的迹象。此前对真空双折射的测量来自于天文观测—光通过中子星周围被星球的磁场“弯折”。该效应的测量受到了山东大学周剑理论团队的启发[Phys. Lett. B 795, 576–580 (2019)]。该团队首次提出量子电动力学（QED）中实光子对撞的角分布在RHIC实验中的测量方法。这是高能核物理领域理论研究引导实验测量的成功例子。
         RHIC-STAR实验由来自13个国家67个单位的700多位科研人员组成。STAR中国组主导完成的飞行时间探测器在电子鉴别中发挥了关键作用。本研究数据分析部分主要由山东大学STAR组完成，并由J.D. Brandenburg代表STAR合作组在Quark Matter 2019国际会议上首次公开汇报。美国布鲁克海文国家实验室近期发表了该成果的官方新闻，文中多次引用主要贡献者杨驰和J. D. Brandenburg的论述。该研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部和教育部等单位的资助。


相关链接：
RHIC-STAR实验论文: “Measurement of e⁺e⁻ momentum and angular distributions from linearly polarized photon collisions” , https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.052302
美国布鲁克海文国家实验室新闻链接：https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=119023