在一個重要的發現中，ALICE合作組織在最簡單的碰撞系統中觀察到了山脊相關性，為了解小型系統中類似夸克膠子等離子體的集體現象提供了啟示。這項研究將有助於確定支配集體行為的機制。這項觀察使物理學家離找到小型碰撞系統中集體現象的起源又近了一步。

ALICE ITS的外桶安裝。資料來源：歐洲核子研究中心

當金或鉛等原子核在粒子對撞機中以高能量對撞時，它們可以產生夸克-膠子等離子體（QGP）–一種被預測為大爆炸後不久就存在的熱而密的物質狀態。在這種重離子碰撞中形成的QGP的關鍵特徵之一是在碰撞中產生的粒子之間的長程空間對應關係，或者說相關性。這種集體現像在數據圖中表現為山脊狀，被稱為山脊，這一現象於2005年在美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機中首次觀察到，此後又在歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（LHC）的較小碰撞系統中觀察到，如質子間的碰撞。

關閉ALICE磁體的門。資料來源：歐洲核子研究中心

在3月31日的Rencontres de Moriond會議上，ALICE合作組織報告了在迄今為止最簡單的碰撞系統中觀察到的山脊相關現象。這一結果使物理學家離找到小型碰撞系統中類似QGP的集體現象的起源又近了一步。

在重離子對撞之外的對撞中首次觀測到山脊相關是2010年由CMS合作在產生相對大量粒子的”高倍率”質子對撞中進行的。不久之後，CMS、ALICE和ATLAS也在質子和鉛核的碰撞中觀察到了這種現象。這些觀察結果讓人感到驚訝，因為這種碰撞系統被認為太小太簡單，不可能產生類似QGP的集體行為。進一步的研究表明，觀察到的山脊關聯確實是集體性質的，但在這些較小和較簡單的系統中支撐這種集體行為的確切機制仍有待確定。

沿著兩個角度方向的粒子對（縱軸）的數量。在山峰兩側的近側可以看到一個山脊狀的形狀。資料來源：ALICE合作組織

在其最新的研究中，ALICE合作組織著手調查山脊相關性是否也發生在”低倍率”質子碰撞中，這些碰撞產生的粒子數量相對較少。ALICE的研究人員分析了該合作組織在大型強子對撞機第二次運行期間記錄的大量質子對撞樣本，以研究山脊效應如何取決於對撞中產生的粒子的數量。然後，他們將一組低倍率碰撞中產生的粒子對數量沿著相對於碰撞軸的兩個角度方向繪製在一張圖上，並發現了一個明顯的山脊狀形狀。

接下來，ALICE團隊研究了與山脊相關的粒子對的數量是如何隨倍率變化的，並將結果與大型電子-正電子對撞機（LHC的前身）的ALEPH實驗所記錄的電子-正電子碰撞的先前結果進行了比較。這一比較表明，對於相同的倍率，質子對撞中的山脊相關比電子-正電子對撞中推導出的山脊相關更強，在後者中迄今還沒有看到山脊相關現象。

這些新的ALICE結果以及基於大型強子對撞機第三次運行數據的未來研究有助於物理學家確定在小型碰撞系統中支配集體行為的機制。