当原子核以接近光速相互碰撞时，它们会短暂地产生夸克-胶子等离子体，这是一种极其炽热的物质状态，其中夸克和胶子自由移动。这种物质表现得像一种近乎完美的流体，让科学家得以窥见与大爆炸后不久相似的条件。研究人员花费了大量时间研究等离子体的剧烈旋转和强大的电磁场，但它的加速度呢？几乎没人注意。这很可惜，因为加速度正是让火球迅速膨胀的原因——在流体动力学中，它和涡度一样基本，就像电场和磁场对电磁学都至关重要一样。

由复旦大学物理学家马余刚和黄旭光领导的团队决定绘制加速度在该等离子体内部如何形成和变化。他们结合了两种流行的粒子输运模型AMPT和UrQMD，并采用高斯平滑方法。这种技巧将单个粒子分布转化为连续的能量、动量和速度场，使他们能够将等离子体视为运动中的流体。然后，他们追踪了从3.5 GeV到2.76 TeV的碰撞能量下的加速度。

“加速度不仅仅是运动学细节——它可能作为QCD物质的热力学控制参数，”黄教授说，大概一边说一边调整眼镜。

模拟显示，在低和高碰撞能量下，峰值固有加速度可以达到数百MeV。最强的横向加速度总是指向外侧，并潜伏在火球的外缘附近。为什么？因为那里的压力下降很快，而焓密度保持较低。根据相对论欧拉方程，这两个因素相互加强，从而提高了加速度。所以边缘基本上是一个加速度热点，听起来像是一个应该避免的好地方。

但等离子体在所有能量下表现并不相同。在较低能量下，核阻止最初会减慢速度，产生高达约500 MeV的减速度。在超高相对论能量下，原子核彼此穿过如此之快，以至于它们将新等离子体拉入短暂而强烈的加速度脉冲。而且由于最强的加速度保持在边界上，原子核是正面碰撞还是斜向碰撞并不重要——效果相似。戏剧性的碰撞也就这样了。

加速度可能不仅仅是移动等离子体。通过安鲁效应，加速的观察者会看到真空作为温暖的浴。数百MeV的加速度可能类似于接近QCD相变温度的温度。这意味着加速度可能为QCD物质的相结构增加一个新的“加速度轴”，可能影响手征相变和夸克禁闭相变。它还可能产生输运效应并影响粒子自旋排列，这将补充涡度效应，并可能有助于解释在RHIC和LHC看到的奇怪自旋行为。

研究人员计划在计算中纳入更现实的流体动力学演化。他们还希望找到实验信号——比如超子自旋极化的模式——可以揭示加速度的指纹。通过将非惯性量子效应与可测量的粒子行为联系起来，这项工作为研究强相互作用支配的物质开辟了一条新途径。

“正如温度和密度定义了物质的相图，加速度可能打开该图的一个新轴，”黄教授说。“通过绘制夸克-胶子等离子体的这个隐藏维度，我们希望将非惯性量子效应转化为实验可以测量的信号。”换句话说，他们正在将理论好奇心转化为你可以在对撞机上实际看到的东西，这比听起来酷多了。