通過在不同能量下的金原子核碰撞，物理學家發現夸克膠子等離子體–一種奇異的物質狀態產生在最低的3GeV碰撞能量下。這一發現有助於繪製核物質階段圖，並確定QGP存在的條件及其從普通物質的過渡。

猜想的核物質相圖。新的數據–顯示高碰撞能量產生了夸克膠子等離子體（QGP），而最低能量的碰撞卻沒有–將幫助科學家繪製出QGP和強子階段之間的邊界。資料來源：布魯克海文國家實驗室

物理學家通過將金原子核碰撞在一起，創造出一種被稱為夸克-膠子等離子體（QGP）的奇異物質狀態。通過系統地改變參與碰撞的能量，科學家們已經表明，QGP存在於能量從2000億電子伏特（GeV）至少下降到19.6GeV的碰撞中。然而，它的產生似乎在最低的碰撞能量，即3GeV時被”關閉”了。在描述這些對撞中產生的質子分佈的數據中，”關閉”信號顯示為一個符號變化–從負數到正數。

該分析將數據與包括QGP的形成在內的數值模擬進行了比較。如果數據與預測相符，它就提供了QGP已經形成的證據。因此，在最低碰撞能量下的符號開關是一個跡象，表明QGP的形成在該能量下被關閉。這些發現將幫助物理學家繪製出核物質的階段，以及QGP能夠存在的溫度和密度條件，以及普通物質和QGP之間的過渡。

新的分析使用了相對論重離子對撞機（RHIC）STAR探測器在RHIC光束能量掃描的第一階段收集的數據，系統地搜索了10種不同的碰撞能量。來自STAR合作組織的科學家們逐一測量了質子的數量減去產生的反質子的數量，以及淨質子生產分佈的各種特徵。他們將他們的觀測結果與使用量子色動力學（QCD）方程的”第一原理”計算進行了比較，QCD是描述夸克和膠子相互作用的理論。這種方法被稱為格子QCD，模擬了4D時空格子上的夸克-膠子相互作用。

在碰撞能量為200、62.4、54.4、39、27和19.6 GeV時，數據與QGP一致。在19.6 GeV以下，數據繼續與預測相符，儘管有很大的誤差條顯示不確定性的範圍。但是在最低的能量，3 GeV，科學家們看到了戲劇性的轉變。所分析的特徵之間的層次順序發生了翻轉–關鍵關係的符號也發生了翻轉，從負數變為正數。這種符號變化表明，在RHIC的最低碰撞能量下，QGP的形成被關閉，這一點得到了第一性原理計算的支持。