特邀综述：高能反应中矢量介子的自旋排列

自旋是基本粒子所携带的内禀角动量，比如，强相互作用基本粒子夸克和胶子都携带自旋，作为强相互作用复合粒子的强子也携带自旋。自旋极化是指自旋沿特定方向排列。1925年电子自旋的发现是现代物理学史上一个里程碑事件，标志着量子力学的胜利，即使在近100年后的今天，自旋物理学仍然是一个激发新思想和触发新发现的前沿领域。

相对论重离子碰撞中夸克胶子等离子体(QGP)整体极化效应(GPE)是一种新自旋效应，它是梁作堂和王新年在20年前理论预言的，世界上第一台相对论重离子对撞机RHIC上STAR合作组迅速开展实验检验，实验家经过多年的数据积累与反复验证，在2017年宣布观测到了Λ超子GPE，实验结果在Nature作为封面文章发表[Nature 548, 62 (2017)]，推动了该方向的研究，发展成重离子碰撞自旋物理这样一个活跃的新方向。

2017年STAR在Nature发表封面论文，公布Λ超子整体极化的实验结果。

矢量介子整体自旋排列是梁作堂和王新年当年预言的另一个GPE可测效应。STAR合作组经过系统测量，最终在2023年得到了关于介子整体自旋排列非常显著的高统计量结果，马余刚院士领导的STAR中国团队包括复旦大学、中国科学院近代物理研究所等多位研究人员是这个工作的主要作者。实验结果再次在Nature发表[Nature 614, 244 (2023)] 。

2023年STAR在Nature发表论文，公布矢量介子整体自旋排列的实验结果。

该实验结果再度将重离子碰撞自旋物理的研究推向新高潮，因为它似乎与Λ超子整体极化结果在量级上矛盾，按最初的理论预言，矢量介子自旋排列应该与夸克自旋极化平方成正比，远小于STAR实验值。理论家迅速指出，这种差异表明夸克反夸克不仅有整体自旋极化，而且存在自旋关联，并利用基于强相互作用矢量场的自旋极化模型对实验数据作出解释。该理论模型清楚显示介子自旋排列反映的是组分夸克和反夸克自旋极化之间的关联，还揭示出强子化机制在矢量介子自旋排列中的重要作用。超子整体极化反映的是夸克自旋极化的平均值，而介子自旋排列反映的则是夸克和反夸克自旋极化乘积的平均包括两者关联的贡献，为QGP中自旋关联的研究提供了独特工具，也为探索QGP性质打开了新窗口。

1997年OPAL发表的LEP上矢量介子自旋排列的结果。

矢量介子自旋排列在以往其它高能反应实验如正反电子湮灭过程中也被观测到。与重离子碰撞中强子产生以夸克并合机制占主导的情形不同，高能正反电子湮灭过程中，强子产生以夸克碎裂机制为主。实验结果明确显示出矢量介子自旋排列对强子化机制有很强的依赖性。该特邀综述不仅对已有实验与理论研究进行了系统总结，而且讨论了各种过程强子化机制的作用和影响，强调了对不同高能反应中的物理机制进行比较的必要性和启发意义。

该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国科学院先导项目等资助。