QCD真空(即量子色动力学体系中真空的基态)理论上的特征在于存在凝聚物的非零期望值，例如胶子和夸克-反夸克对。物理学理论认为这种状态不是与真空空间中缺乏粒子和相互作用有关，而是充满了所谓的凝聚物，凝聚态与真空具有相同的量子数，无法直接观察到。

虽然许多理论物理学家已经讨论了QCD真空的性质，但迄今为止，通过实验验证这些理论预测已被证明具有挑战性，仅仅是因为处于这种状态的冷凝物难以捉摸，无法直接检测到。在QCD真空性质的理论预测中可以找到实验“观察”的暗示。

理论预测，由于所谓的手性对称性部分恢复，冷凝水在高温和/或高物质密度下可能会降低。为了证明这些理论，一些研究人员收集了超相对论性，在特别高的温度下重离子正面碰撞时的测量结果。该领域的其他努力试图通过测量所谓的“中等效应”来探测QCD真空的特性。这些本质上是改变QCD真空及其结构的效应，这是由高物质密度(如核物质)的存在引起的。

RIKEN Nishina加速器科学中心，奈良女子大学，德国重离子研究所和全球其他研究所的研究人员最近开始收集较低温度下原子核中介质效应的实验见解。在他们的实验中，在Nature Physics论文中概述，他们使用光谱学技术来测量(Sn)离子原子的状态，由介子和原子核组成的结合系统。

“真空隐藏结构的存在是现代最重要的物理问题之一，”进行这项研究的研究人员之一Kenta Itahashi告诉 Phys.org。“真空的'非平凡'结构在理论上已经讨论了很长时间。例如，Nambu描述了真空的自发对称性破坏。尽管有许多相关的理论，但迄今为止该领域的实验证据有限。

Itahashi和他的同事最近工作的主要目标是进一步阐明QCD真空的隐藏结构及其在宇宙历史中的演变。根据理论预测，夸克-反夸克对(即手性凝聚物)在这种真空状态下的凝聚会破坏真空的手性对称性。

在高温和/或高物质密度下，手性对称性将部分恢复，因此理论上应该降低手性缩合物的预期值。在他们的新实验中，该团队着手通过使用高精度光谱技术在高密度和较低温度下测量离子原子来推断QCD真空中夸克 - 反夸克对的期望值。

“我们以光谱学的方式测量了介子 - 核结合系统，”Itahashi解释说。“因此，我们的光谱学提供了补充信息，可以结合过去的实验发现进行分析，重点是正面碰撞。就像绘制水或超导材料的相图一样，我们希望在温度和密度平面上绘制真空的相图。从某种意义上说，核物质表现为加载到真空中的杂质。

研究人员发现，他们的测量结果与Nambu理论描述的QCD真空手性对称性的自发分解一致。结合他们近二十年前进行的一项开创性研究结果，这项工作推进了目前对QCD真空的理解，手性对称性的破坏和恢复，以及这如何影响高温和/或高物质密度下手性缩合物的预期值。

“据我们所知，目前还没有关于高物质密度的阶次参数的信息，这些信息像我们一样准确确定，”Itahashi说。“在我们的下一个研究中，我们希望研究手性对称性的密度依赖性。我们已经在密度轴上绘制了手性阶参数的第一个点，现在我们计划通过系统测量来研究密度导数。此外，我们还希望开发一种新的离子原子光谱技术，以达到更高的精度，并能够研究放射性同位素的离子原子形成。