在紐約的布魯克海文國家實驗室，來自相對論重離子對撞機的科學家們首次觀察到粒子直接從空間中湧現，這一發現確認了量子色動力學的長期預測。這項由 STAR 合作組報告的研究涉及在實驗室的螺旋追蹤探測器中進行的高能質子碰撞。研究人員檢測到了由真空本身產生的稀有夸克-反夸克對，而非來自碰撞的質子。這一發現提供了迄今為止最清晰的證據，證明物質可以從經典物理學所認為的空間中物化。因此，這可能有助於解答物理學上最大的謎題之一：粒子如何獲得質量。
量子色動力學的理論認為，完美的真空並非空無一物，而是包含著不斷波動的虛粒子，包括短暫存在的夸克-反夸克對。在通常情況下，這些對會幾乎瞬間出現並消失。然而，當提供足夠的能量時，理論預測它們可以變成具有可測量質量的實際粒子。在 STAR 實驗中，質子碰撞產生了一系列粒子。由於自由夸克不能單獨存在，從真空中產生的夸克會立即結合成稱為超子（hyperons）的複合粒子。
STAR 團隊在粒子的量子性質中發現了關鍵證據，這包括夸克和反夸克的自旋相互關聯——這是在創造時刻印刻的共享對齊。這種關聯在夸克形成超子後依然存在，即使超子在不足十億分之一秒內衰變。檢測到這些自旋對齊的超子使團隊能夠追溯夸克的起源至真空，而非最初的碰撞殘骸。STAR 合作組的成員周敦敏在接受《新科學家》訪問時表示：「這是我們第一次看到整個過程。」
此結果對物理學的一個核心謎題，即粒子質量的來源，有著重要影響。量子色動力學預測，夸克通過與真空的相互作用獲得大部分質量，但這一過程的具體機制仍不清楚。新的觀察為這些真空相互作用提供了直接的實驗依據。值得注意的是，這些結果尚未確定，因為研究人員必須排除其他可能導致信號的因素。未來在相對論重離子對撞機的運行，以及其他設施的補充實驗，將旨在進一步完善這些發現。
儘管如此，這項新研究為研究真空特性和量子色動力學預測的質量生成過程開辟了新的實驗路徑。STAR 合作組的工作標誌著首次直接觀察到來自真空的物質，並為在能量前沿進一步測試該理論奠定了基礎。
