最近，美國布魯克海文國家實驗室RHIC-STAR國際合作組首次觀測到相對論重離子碰撞下手征磁波(Chiral Magnetic Wave)可能存在的證據，中國科學院上海應用物理研究所馬余剛課題組是該工作的主要作者（principal authors）單位之一。該項研究是馬余剛指導的學生壽齊燁的博士論文《相對論重離子碰撞強磁場中的電荷分離和手征磁波的研究》的主體內容，相關研究結果被選為“編輯推薦”（Editors' Suggestion）發表在《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 114, 252302 (2015))上。
手征磁波的起源是強相互作用下的局域CP破缺。所謂CP破缺是指在某一物理過程中，電荷對稱C和宇稱對稱P的乘積的對稱性受到了破壞。上世紀五六十年代，李政道、楊振寧發現了弱相互作用下的宇稱破缺。而目前，強相互作用下還沒有觀測到任何宇稱破缺的現象。隨著相對論重離子對撞機實驗的不斷開展和夸克-膠子等離子體理論的迅猛發展，近來理論核物理學家提出了在高能重離子碰撞中從強子態到部分子態的轉變過程中可能存在局域的C、P和(或者)CP的自發對稱性破缺。手征磁波正是這樣一種可能存在于強磁場下的局域宇稱破缺理論。
手征磁波由手征磁效應和手征分離效應組成，這兩個效應如同電磁場一般相互激發，構成波的形式。理論預言，手征磁波會在夸克-膠子等離子體中形成電四極矩，導致正反粒子橢圓流差值和電荷不對稱系數形成線性關系。對此，上海應物所與華中師范大學、加州大學洛杉磯分校、布魯克海文國家實驗室的科研同行合作，以相對論重離子對撞機RHIC上的STAR探測器為平臺，對不同能量金-金對撞中產生的正反π介子橢圓流差值和電荷不對稱系數的依賴性做了觀測，發現了手征磁波理論預言的線性關系。從線性關系中提取出來的斜率及其對中心度的依賴性幾乎和手征磁波的預期一致，而能量掃描結果也顯示了手征磁波對于能量的弱依賴性。這些實驗結果被認為是手征磁波存在的直接證據。隨后，在歐洲核子中心的大型強子對撞機LHC實驗中，也觀測到了該現象。
該研究工作在高能核物理領域引起了廣泛關注，成為理論和實驗兩方面的熱門課題。許多理論學者試圖用其他的物理模型來描述實驗觀測值，但結果并不理想。比如，基于現有流體模型的相關工作能部分解釋正反π介子的實驗結果，但卻無法解釋正反K介子以及三角流的結果，這預示著以手征磁波理論為代表的新物理極有可能存在，將會大大拓展人們對于宇稱破缺以及夸克-膠子等離子體的認識。
該項研究得到了國家重點基礎研究計劃(“973”計劃)、國家自然科學基金“重離子物理”創新群體等共同資助。
圖1. 正反π介子橢圓流差值和電荷不對稱系數的線性關系
圖2. 實驗觀測到的斜率的中心度依賴性與手征磁波理論預言的對比，二者吻合得很好。（虛線為手征磁波理論預言，五角星為實驗觀測值）