近日，复旦大学马余刚院士团队在RHIC-STAR国际合作组的高能重离子碰撞实验中观测到了在超强磁场影响下的带电粒子的直接流劈裂效应。该研究结果为研究强磁场下的夸克胶子等离子体性质，以及碰撞所产生的磁场演化问题提供了新的实验数据，相关工作以Featured in Physics在Phys. Rev. X14, 011028（2024）发表，APS网站（Physics.aps.org）还专门作为焦点介绍。
马余刚院士领导的研究团队，特别是申迪宇博士后、陈金辉研究员等利用带电粒子在电磁场中的运动学性质，首次观察到了与电磁场效应预期一致的电荷依赖的粒子直接流劈裂，该研究结果支持在退禁闭的夸克胶子等离子体（QGP）中存在电磁场的观点，为进一步研究QGP与电磁场的相互作用提供了实验基础。在重离子碰撞中，末态粒子的动量分布可用粒子的方位角傅立叶展开表示，粒子的直接流定义为一阶余弦函数对应的系数。由于带电粒子在磁场中的运动会受到洛伦兹力而发生偏转（霍尔效应）。而磁场的衰减会诱导出一个感生电场（法拉第效应），与来自核碎片的库伦场一起使得带电粒子往与霍尔效应相反的方向偏转。在这些电磁力的共同作用下，使得带正电的粒子围绕磁场逆时针偏转，带负电的顺时针偏转，最后体现在电荷依赖的直接流劈裂上。
研究团队发现带电粒子的直接流劈裂具有明显的碰撞中心度依赖性（中心度定义为原子核之间碰撞区域的大小，最中心代表原子核之间发生了对心碰撞）。在最中心碰撞中几乎没有核碎片，因而磁场最小，而随着偏离中心碰撞，磁场逐渐增大。研究人员对带有相反电荷的正反π介子、正反K介子、正反质子对的测量显示在接近中心碰撞时其劈裂可用来自输运夸克（原子核中的价夸克）的贡献来解释，而在远离中心碰撞（偏心碰撞，其磁场效应增大）时其劈裂才与电磁效应的计算一致。除此之外，研究人员发现在较低对撞能量（每核子对质心能量27GeV）的金核对撞中，劈裂效应比较高对撞能量（每核子对质心能量200GeV）时更加明显，这些发现能够进一步为研究磁场演化对碰撞能量的依赖性问题提供实验依据。
