综述：重离子碰撞中强电磁场的理论预测与实验结果

这篇综述系统探讨了相对论重离子碰撞中产生的超强电磁场（1018-1019 G），及其对夸克胶子等离子体（QGP）的复杂影响。文章整合了理论模型（如Liénard-Wiechert势、Woods-Saxon分布）与实验观测（手征磁效应CME、电荷依赖流v1、Λ极化），揭示了电磁场在QCD相变、手征对称性破缺和CP破坏中的关键作用，为极端条件下量子色动力学研究提供了新视角。

　　

强电磁场的诞生：宇宙中最强的人造磁场
当金核或铅核以近光速对撞时，未参与碰撞的"旁观者"质子会形成瞬时超强磁场——在RHIC对撞机上可达10¹⁸高斯，LHC上达10¹⁹高斯，比磁星磁场强万倍。这种磁场通过Liénard-Wiechert势计算，其峰值强度与核的Woods-Saxon分布密切相关。有趣的是，虽然磁场在真空中会快速衰减（约10^-24秒），但QGP的导电性可能通过法拉第感应延长其寿命。

磁场中的量子舞蹈：QGP的奇异行为
强磁场会显著改变QGP的性质：(1) 诱导手征磁效应（CME），使具有净手征性的夸克产生沿磁场方向的电流；(2) 催化手征对称性破缺，影响QCD相图临界终点；(3) 通过自旋-轨道耦合导致Λ和^ˉΛ超子的极化差异。理论预测这些效应在RHIC能区最为明显，因为较低能量下磁场持续时间更长。

实验家的磁力计：从观测反推磁场
科学家们开发出多种"磁场探针"：

• 超外围碰撞（UPC）：通过双电子横向动量谱验证核电荷分布
• 电荷依赖的定向流：正负强子v₁差异揭示晚期磁场（如质子与反质子的v₁差值在50-80%中心度达5σ显著性）
• 超子极化：Λ与^ˉΛ的极化差将晚期磁场强度限制在<10¹⁷高斯
• 重味强子：D⁰介子v₁反映早期磁场，但当前数据精度不足

未解之谜与未来方向
核心争议在于磁场演化模型：QGP电导率的不确定性（晶格QCD与输运模型预测相差百倍）、涡旋效应的影响、以及预平衡阶段的磁场响应。即将到来的RHIC BES-II和LHC Run-3数据有望解决这些问题，特别是通过：(1) 不同能区v₁电荷分裂的能谱扫描；(2) 高统计量Λ极化测量；(3) 重味强子精确追踪。这些研究不仅关乎核物理，还将为致密星体磁场的实验室模拟开辟新途径。