封面文章解读：
CPC第九期封面故事介绍了定量研究在QGP和磁场的双重作用下，重夸克偶素的性质会如何变化。磁场将会影响实验中产生的的数量；同时，粲夸克偶素的熔解情况依赖于动量的大小和方向，呈现各向异性，是实验中一个非常重要的现象。这两个特征使得我们有可能可以通过研究RHIC碰撞中较高横动量粲夸克偶素的产生来提取磁场演化的相关信息。
       在物理学的发展过程中有两条贯穿始终的脉络：对不同物质形态的研究和对物质微观结构的探索，而这两者又是相辅相成的。在日常生活中不难发现，大部分物质都有固态、液态、和气态三种形态。物理学的研究揭示，不同态的物质都是由原子组成的，固、液、气态对应于原子之间的相互作用的强弱不同。        20世纪初，科学家发现，原子是由原子核和核外电子组成的，当我们将物质加热到足够高的温度，原子核和核外电子也会分离，形成由自由运动的电子和带正电的粒子组成的新的物态，称为等离子体。现代物理学的发展又告诉我们，原子核是由质子和中子两种核子组成，除了质子和中子，还有许多不同的强子，而这些强子又都是由夸克和胶子组成。这样一来不难猜想，如果进一步提高温度，我们应该可以得到直接由夸克和胶子组成的物质。
      事实上，现在通过在大型对撞机上将重离子，也就是重原子核加速到接近光速，并让它们相撞，物理学家已经可以创造出这种新的物质形态，并仿照等离子体，称其为夸克胶子等离子体（quark-gluon plasma, QGP）。        由于QGP是直接由夸克和胶子构成的，研究QGP可以帮助我们进一步理解描述夸克和胶子之间相互作用的理论：量子色动力学。同时，根据宇宙大爆炸假说预测，大爆炸之后的约10^-12秒到10^-6秒，宇宙是由QGP组成的，之后由于膨胀冷却，夸克和胶子会形成强子。因此研究QGP，也可以帮助我们探索早期宇宙的演化。而在重离子碰撞实验中，QGP同样会由于膨胀而冷却，因此只能存在不到10^-12 秒的时间，短到无法用任何方法直接对其进行测量。我们只能通过测量它的”遗迹“，也就是不同的末态强子来反向推算它的性质。      QGP具有许多有趣的性质，也夺得了多项世界之最。例如，QGP是人类创造的最热的物质，温度达到了10¹²度，大约是太阳中心温度的25万倍；它也是目前已知的流动性最好的流体，甚至接近了理论上能够达到的最低粘度。
       与此同时，由于重原子核都带大量正电荷，在非对心碰撞时会产生很强大的磁场，其峰值强度可达到10¹⁹高斯，是人类目前能够创造的最强磁场。由于夸克也带电荷，如此强的磁场与QGP相互作用就会产生非常新颖的现象，如手征磁效应（chiral magnetic effect, CME）等。
       对磁场相关效应的探索为研究强相互作用的性质提供了新的维度，因此成为了近年的一个研究热点。然而，研究中遇到的一个问题是，碰撞之后磁场的大小如何变化，是与QGP的极化率等性质相关的，因而存在很大的不确定度，很难定量的确定各种相关效应的大小。为了解决这个问题，一方面需要加强对于磁场演化的理论计算；另一方面也有必要探究更多与磁场相关的探针，以便通过更多的实验测量结果来确定磁场的大小。       QGP的探针中非常重要的一种便是由一对正反重夸克构成的重夸克偶素。相比于构成质子和中子的u,d夸克，c和b等夸克具有很大的质量，因此称为重夸克。它们形成的J/ψ粒子和 Υ 粒子等束缚得很紧密，因此即使在QGP中也不会完全熔解，而同时它们又会与QGP相互作用并携带相关信息，并最终被我们所探测到。例如，J/ψ粒子相对产额的降低就被认为是QGP产生的重要信号之一。同时，重夸克偶素作为带电荷的夸克构成的粒子，自然也会受到磁场的影响，因此有可能成为磁场的探针。为此，需要定量研究在QGP和磁场的双重作用下，重夸克偶素的性质会如何变化。        我们使用两体薛定谔方程，选择J/ψ进行了定量计算。结果显示，磁场对J/ψ粒子同时具有解离和束缚两种相互竞争的作用，其最终结果就是：有磁场时，  J/ψ在原来并不会熔解的较低温度也可以被熔解，但只有在动量大于某一阈值时才会发生；而当我们固定动量，从0开始增大磁场时，首先粲夸克对的半径会迅速增大，形成一个解离态，继续增大磁场，则它们又会在磁场的束缚下逐渐形成一个半径很小的束缚态。
       我们的结果表明：首先，磁场将会影响实验中产生的J/ψ的数量；同时，粲夸克偶素的熔解情况依赖于动量的大小和方向，因此向不同方向运动的J/ψ的数量将会不一样多，这被称为各向异性，是实验中一个非常重要的现象。这两个特征使得我们有可能可以通过研究RHIC碰撞中较高横动量粲夸克偶素的产生来提取磁场演化的相关信息，我们计划在后续研究中进一步对此进行分析。

作者介绍 郭星雨，华南师范大学量子物质研究院讲师。主要从事量子动力学理论、反常输运现象以及量子计算在高能核物理中的应用。