美国能源部布鲁克海文国家实验室的研究团队在《自然》杂志发表了一项突破性研究，首次通过实验证实高能粒子碰撞产生的物质粒子保留了量子真空虚粒子的自旋特征。这项发现为探索真空如何转化为可见物质提供了新的观测窗口。

研究利用相对论重离子对撞机（RHIC）的STAR探测器，分析了质子-质子碰撞中产生的Λ超子与反Λ超子对。数据显示，当这对粒子近距离产生时，它们的自旋呈现100%对齐状态，与量子真空中虚拟夸克-反夸克对的自旋排列完全一致。布鲁克海文实验室物理学家Zhoudunming Tu表示：“这是我们第一次直接观测到构成物质的夸克来源于真空涨落。”

量子真空并非真正的空无，而是充满不断产生和湮灭的虚拟粒子对。在RHIC的高能碰撞中，部分虚拟粒子获得了足够能量，转化为可探测的真实粒子。研究团队通过分析数百万次碰撞事件，发现Λ超子对的自旋关联性直接继承了真空虚粒子的量子特性。新罕布什尔大学物理学家Jan Vanek指出：“这些粒子对如同量子双胞胎，即使转化为真实物质后仍保留着诞生时的自旋关联。”

这项发现对理解物质形成机制具有重要意义。Tu解释说：“实验表明真空中的虚拟粒子可以通过能量注入转化为真实物质，现在我们可以逆向研究这个过程。”该方法未来可应用于原子核碰撞研究，并将在布鲁克海文正在建设的电子-离子对撞机（EIC）中得到进一步验证。

量子真空研究不仅推动基础物理学发展，也为量子信息科学提供了新的研究方向。通过观测物质从量子态到经典态的转变过程，科学家有望更深入理解宇宙质量起源等根本问题。这项研究获得了美国能源部科学办公室、国家科学基金会及多个国际机构的支持。