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歐洲粒子物理研究中心（European Organization for Nuclear Research, CERN）在2012年宣布他們發現了俗稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子（Higgs Boson）。自此之後多數人都認為已完成了高能物理的最後一片拼圖，未來可能不會再有其他新發現。但其實仍有許多物理學家致力於研究比原子更小的次原子（subatomic）世界，期望能更了解構成世界的基本粒子以及交互作用力。

成功大學物理系教授楊毅自2014年起，帶領高能核物理實驗室團隊參與美國布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory, BNL）的 STAR實驗（Solenoidal Tracker at RHIC）。STAR實驗由13個國家、63個研究單位，以及超過600位科學家與工程師所共同參與，是世界上最重要的「重離子對撞」實驗之一，主要目的是以STAR探測器（STAR detector）研究量子色動力學的基本性質，以及一種被認為以足夠高的能量密度存在的物質：夸克－膠子電漿態（quark–gluon plasma, QGP）的特性，希望能增加我們對宇宙大爆炸初期的研究與理解。

由量子色動力學所描述的核物理世界中，夸克與膠子會被「強作用力」束縛成特定的粒子無法自由的存在，這種現象被稱為「色禁錮」（color confinement）。唯有在極高溫與高能量密度的狀態下，夸克與膠子才會處於短暫的自由狀態並形成夸克－膠子電漿態，此現象則稱作「解禁錮」（deconfinement），但這種極端環境只有在宇宙初期以及高能重離子對撞下才會發生。為了研究這個特殊的現象與更了解核作用力，物理學家在重離子物理中投入大量心血，期望能藉由對撞高能量的重離子重建出宇宙初期的環境，而STAR實驗就是世界上最重要的重離子物理實驗之一。

成大團隊主要參與了STAR實驗中的緲子探測器（muon telescope detector, MTD）的研究工作。今（2023）年3月，成大與STAR實驗組共同在《美國物理評論快報》（Physical Review Letters）期刊上發表了團隊的最新成果，研究由兩個底夸克組成的Upsilon粒子在金離子對撞下的分解狀況。在本次研究中，團隊首次在相對論性重離子對撞機（Relativistic Heavy-Ion Collider,RHIC）內觀察到底夸克（bottom quark）的分解，讓我們更了解夸克在極端環境下如何與「夸克－膠子電漿態」進行反應並進一步分解。由於底夸克的質量比魅夸克（charm quark）重得多，因此在「夸克－膠子電漿態」中很難產生出自由的底夸克，也就是說從Upsilon粒子中被分解出來的底夸克，很難在「夸克－膠子電漿態」再重組合成為新的Upsilon粒子。此外，也由於Upsilon粒子總共有三個量子態，若可以分別研究這三個量子態的分解狀況，更能讓我們了解夸克與夸克間的波函數大小與被分解狀況的關係。

楊毅在報導中表示，團隊未來將繼續進行相關的研究與分析，期望能逐步拼起量子色動力學的拼圖。

新聞來源
楊毅（2023年3月15日）。【成功專欄】成功大學長期耕耘高能核物理獲得重要成果：重現宇宙初期極端環境，驗證夸克解禁錮現象。國立成功大學新聞中心，https://bit.ly/40qXoxU。