研究背景：核物质在碰撞中的三重应答

当两束重原子核以接近光速的速度对撞时，参与碰撞的核物质会经历一次极端而短暂的“压缩—膨胀—衰变”过程。这一过程包含着关于核物质本质的三重信息：

· 压制：核物质抵抗压缩的能力，由不可压缩系数 K_0 描述。K_0 越大，物质越“硬”，越难以被压缩。

· 散射：碰撞过程中核子之间的散射频率和强度，由介质中的核子-核子散射截面 \sigma_{\text{medium}} 决定。散射截面的大小直接影响粒子的出射方向与能量分布。

· 流动：在膨胀和衰变阶段大量出射粒子的集体行为——直接流、椭圆流、三角流、四极流等——是上述两种作用的宏观体现，携带着核物质状态方程和介质截面的关键信息。

然而，长期以来，压制与散射这两个因素在输运模型中是相互耦合的：改变 K_0 与改变介质散射截面，都会影响集体流的观测值。大多数研究只能固定其中一个，调节另一个来拟合实验数据，导致两个物理量都难以获得可靠约束。本研究的核心目标，就是通过贝叶斯方法将这两种效应拆分开来，分别给出定量答案。

研究方法：多分量集体流 + 贝叶斯推断

研究团队采用同位旋依赖的Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck（IBUU）输运模型，该模型在平均场中显式包含了动量相关相互作用，并在介质散射截面中考虑了介质修正效应。以此为基础，系统模拟了1.23 GeV/nucleon能区Au+Au碰撞，并分析了出射质子集体流，包括直接流斜率 F_1、椭圆流 v_2、三角流斜率 F_3 以及四极流 v_4 等四个独立的集体流观测量，并与HADES实验组的高精度实验数据进行了精细比对。

为提高计算效率，团队采用高斯过程仿真器对输运模型输出进行替代建模，使得在高维参数空间中进行全面的贝叶斯采样成为可能。在先验设定中，对 K_0 采用了100–380 MeV的均匀先验，对介质散射截面修正因子 X = \sigma_{\text{medium}}/\sigma_{\text{free}} 采用了0.5–2.0的均匀先验，覆盖了当前理论可能取值的完整区间。

关键发现：软状态方程与轻度散射抑制

贝叶斯分析得出了两个关键结论，对应着核物质在碰撞中的“压制”与“散射”两种应答：

第一，压制应答：核物质偏“软”。不可压缩系数 K_0 的后验分布主要集中于210 MeV以下，表明对称核物质的状态方程偏软。这一结果与部分基于原子核巨单极共振的“硬”方程结论不同，但与近年来基于HADES及其他中能重离子碰撞数据的研究趋势一致。换句话说，核物质在受到冲击时，抵抗压缩的能力比传统观点所认为的要弱。

第二，散射应答：介质散射截面轻度抑制。 介质散射截面修正因子 X 的后验分布主要集中在0.9至1.0之间，表明介质环境对重子-重子散射截面存在轻度抑制。这一数值范围与此前基于微观多体理论（如Brueckner-Hartree-Fock方法）的计算结果高度一致，说明在1.23 GeV的束流能量下，介质效应对散射截面的影响主要表现为一定程度的抑制，而非增强。

对照实验：动量依赖为何不可或缺

本研究最具启示意义的一个发现是：如果输运模型忽略了平均场中的动量依赖，则会得出截然不同的结论。

作为对照，团队在保持其他输入完全相同的情况下，采用动量无关的平均场进行了平行分析。结果发现，为了拟合同样的HADES质子流实验数据，动量无关模型需要显著更大的介质散射截面修正因子 X \sim 1.3–1.6，以及大于240 MeV的 K_0 值。

这一对比清楚地表明：以往部分采用动量无关平均场的研究之所以倾向于“硬”状态方程和“强”介质散射增强，很大程度上是模型本身的简并性所致。团队揭示，平均场的动量依赖与介质中的散射过程在影响集体流观测量方面存在强烈的耦合效应，忽略动量依赖会错误地将数据约束归因于更大的 K_0 和更强的介质散射增强。

科学价值：拆解耦合，各自归位

该研究的意义体现在多个层面：

首次同时约束两个关键量。此前，大多数研究只能给出 K_0 或 X 的单独约束，且结果高度依赖模型假设。本研究通过贝叶斯方法和多分量集体流数据，首次在包含动量相关相互作用的框架内同时给出了二者的概率分布，有效解开了参数间的简并。

揭示动量依赖的不可或缺性。该研究通过对比实验，直观展示了忽略动量依赖将导致的系统性偏差。这一结论对未来的输运模型发展具有重要指导意义：一个旨在精确描述中能重离子碰撞的模型，应该正确包含平均场的动量依赖。

为核物质状态方程提供独立约束。本研究对 K_0 和 X 的约束不依赖于中子星观测或其他天体物理数据，是纯粹来自地面重离子碰撞实验的独立结果。这为后续与天文观测的联合分析提供了地面实验的先验输入。欢迎关注https://mp.weixin.qq.com/mp/appmsgalbum?__biz=MzU4ODM2NjQ5Ng==&action=getalbum&album_id=2454854141660528642#wechat_redirect了解更多近期相关研究工作（公众号：Nucl_Astrophys_xmu）。

未来展望：从流到物态的完整叙事

本研究的成果将为未来的相关研究提供重要基础：

更宽能区的拓展。当前工作聚焦于1.23 GeV/nucleon能区。未来可将该方法拓展至更低或更高的入射能量，以考察 K_0 和介质散射截面的能量依赖性。

更多观测量的纳入。除质子集体流外，中子流、轻核团簇（如氘、氚、氦）的集体流以及π介子、奇异介子等次级粒子的产额，也将为约束核物质性质提供补充信息。

天地协同的深度融合。本研究提供的地面实验约束，可与中子星质量-半径、潮汐形变等天文观测进行联合贝叶斯分析，进一步缩小致密物态方程的不确定性区间。

输运模型的持续改进。研究明确指出非弹性散射过程的存在给输运动力学的精确建模引入了额外不确定性，这是当前理论仍有待深入探索的方向。

该工作由厦门大学天文学系韩烁冲（博士研究生）与李昂教授（通讯作者）合作完成。研究获得了国家自然科学基金等项目的支持。

论文信息：

Shuochong Han, Ang Li. Bayesian Analyses of Proton Multiple Flow Components in Intermediate Heavy Ion Collisions with Momentum-Dependent Interactions. Phys. Rev. C 113, 024612 (2026)

预印本链接：https://arxiv.org/abs/2602.13991v1