美国布鲁克海文国家实验室的物理学家通过相对论重离子对撞机的实验，首次获得直接证据，揭示了量子真空如何产生可探测的实物粒子。这项研究由STAR合作组完成，相关论文发表在《自然》杂志上。

研究团队分析了数百万次质子-质子碰撞数据，重点关注Λ超子及其反物质对应物。这些粒子的量子自旋方向可以从衰变过程中重建。科学家发现，当Λ和反Λ在碰撞中近距离产生时，它们的自旋呈现完美对齐状态。

布鲁克海文国家实验室的STAR物理学家Zhoudunming Tu博士表示：“这项工作提供了观察量子真空的独特视角，可能开启理解可见物质形成的新阶段。”量子真空并非真正的空无，而是充满能量涨落，能够产生纠缠的粒子-反粒子对。

在相对论重离子对撞机中，高速碰撞提供了足够能量，将虚拟夸克-反夸克对转化为真实粒子。Λ粒子包含奇异夸克，其自旋方向可通过衰变产物推断。研究显示，Λ-反Λ对的自旋对齐与虚拟奇异夸克-反夸克对一致，表明它们起源于真空中的单一纠缠对。

新罕布什尔大学的Jan Vanek博士解释：“这些粒子对如同量子双胞胎。当它们近距离产生时，Λ粒子保留了虚拟奇异夸克的自旋对齐特征。”这是首次直接证明夸克源自量子真空的证据。

研究还发现，当粒子产生距离较远时，这种自旋关联效应消失。Vanek认为这可能是因为粒子受到环境中其他相互作用的影响。从量子行为到经典物理的转变是科学中的重要未解问题，对量子计算等领域具有意义。

这项技术未来可应用于原子核碰撞和电子-离子对撞机实验。Tu总结道：“这些发现为探究夸克如何结合成质子、中子等粒子提供了新途径，揭示了宇宙可见物质与真空‘无’之间的联系。”