相對論性重離子對撞機（relativistic heavy ion collider，RHIC）是全球第一座重離子對撞機，也是唯一的一座自旋-極化質子對撞機。RHIC由美國布魯克黑文國家實驗室負責管理和運營，位于紐約州。它是美國唯一運行中的粒子對撞機，也是目前全世界僅有的兩座運行中的重離子對撞機之一，另一座是歐洲核子研究組織擁有的大型離子對撞機實驗。RHIC可將重離子加速至接近光速後發生碰撞，實驗產生高溫和高壓。物理學者相信可以利用它研究宇宙在大爆炸發生不久後的物態，比如夸克-膠子等離子體。
截至2019年，RHIC是世界第二高能量的重離子對撞機，僅次於歐洲核子研究組織的大型強子對撞機（LHC）。2010年11月7日，LHC在鉛離子的對撞中觀測到了更高的能量，並至今保持這一紀錄。但是，重離子對撞只是LHC的實驗之一。LHC可用於重離子對撞的時間被限制在每年一個月左右。
2010年，RHIC公布了早期實驗的溫度測量結果。在金離子對撞實驗中，觀測到了的溫度，相當於4萬億開爾文或7萬億華氏度。這導致了我們所熟知物態的徹底解體，可能產生了類似液體的夸克-膠子等離子體。
2020年1月，美國能源部科學辦公室決定，在現有RHIC設施的基礎上進行升級並建設（EIC）。這一升級將歷時十年，並耗資16到26億美元。升級工程于2020年9月18日正式開工。
加速器
RHIC擁有兩個獨立的儲存環，分別標記爲藍環和黃環。重離子和/或極化的質子以相反的方向加速，可自由選擇對撞幾乎任何帶正電荷的離子（未來的EIC升級將允許對撞正負離子），並將原子核繞著圓環加速到逼近光速。RHIC的雙儲存環均呈六邊形，周長爲3834米，使用1740個铌-钛導體的超導磁鐵對其中儲存的粒子進行偏轉和聚焦。這些的磁通量密度爲。
重離子在電子束離子源加速器（EBIS）中產生，進入圓形輔助加速器（booster），經加速后進入交變梯度同步加速器（AGS），然後通過光束線將重離子注入RHIC的兩個環。在RHIC中，重離子束受到無線電波的加速，并在環內運行一段時間，為對撞做準備。RHIC還可以進行偏振質子的對撞實驗。偏振質子在中產生，然後在輔助加速器、AGS和RHIC中進一步加速後對撞。和兩個大型實驗分別位于RHIC儲存環的6點和8點位置。PHENIX實驗目前正在進行升級，未來將成爲sPHENIX。
以金原子為例：中性金原子中共有79個電子。在離開離子源加速器EBIS時，每個金離子的動能爲，帶有32個正電荷。在圓形輔助加速器中，每個金離子被加速到的動能，并進一步被剝離43個電子。帶有77個正電荷的金離子被注入到AGS中。它們最終達到的動能，且外層電子被全數剝離。這時，金原子核\mathrm{Au^{79+}}可以通過轉移線（AtR）注入到RHIC存儲環中，可以開始對撞。
RHIC已探索過的對撞粒子組合包括\mathrm{p+p}、\mathrm{p+Al^{13+}}、\mathrm{p+Au^{79+}}、\mathrm{{_1^2H^{+}}+Au^{79+}}、\mathrm{{_2^4He^{4+}}+Au^{79+}}、\mathrm{{Cu^{29+}}+Cu^{29+}}、\mathrm{{Cu^{29+}}+Au^{79+}}、\mathrm{{Zr^{40+}}+Zr^{40+}}、\mathrm{{Ru^{44+}}+{Ru^{44+}}}、\mathrm{{Au^{79+}}+{Au^{79+}}}和\mathrm{{U^{92+}}+{U^{92+}}}。對撞粒子的速度通常爲光速的99.995%。對于\mathrm{{Au^{79+}}+{Au^{79+}}}，對撞時質心能量通常是每對核到之間。
RHIC平均亮度（單位截面碰撞的頻率）的設計目標是。目前\mathrm{{Au^{79+}}+{Au^{79+}}}對撞的平均亮度已達到，是設計值的44倍。 通過可大幅提高重離子對撞的亮度。
RHIC的獨特之處在于它能夠對撞極化質子。目前RHIC保持著能量最高的極化質子束記錄。極化質子被注入RHIC，並在加速過程中保持一直極化。這項任務借助于被戲稱爲“西伯利亞蛇”的4個螺旋二極磁鐵來完成。 2009年2月12日，RHIC的第九次運行（Run-9）實現了的質心能量。 在第十三次運行中，\mathrm{p+p}對撞的平均亮度達到了，時間和強度平均偏振率爲52%。）。但是實驗物理學者較爲謹慎，稱仍需進一步確認。 很多物理學者猜測，夸克-膠子等離子體是一種只參與弱相互作用的等離子體。目前的結果表明，RHIC實驗產生的物質是一種粘度接近量子理論極限的流體，但與猜測的等離子體不同。
[http://www.phenix.bnl.gov/WWW/info/comment/ RHIC Experimental Evaluations 2004] 對RHIC頭三年收集的數據進行了綜述，以評估當前數據是否發現了新物態。
2010年2月16日，發表在物理評論快報上的一篇論文稱，RHIC發現了對稱性轉換的可能徵兆。觀測結果表明，離子在RHIC中對撞後形成的氣泡可能違反了宇稱對稱性，而宇稱對稱性通常是夸克和膠子之間色荷相互作用的特征之一。
對高能物理實驗的批評
RHIC運行之前，有批評者認爲其極高的能量可能會產生災難性的後果，比如創造出黑洞、過渡到不同的量子力學真空態 (參見假真空)，或創造出比普通物質更穩定的奇異物質。這些假說千奇百怪。許多人預測地球將由於RHIC的實驗在幾秒鐘到幾千年的時間內毀滅。然而，太陽系的天體（如月球）被能量明顯高于RHIC和其它人造對撞機的高能粒子轟擊了幾十億年，卻沒有造成任何傷害。這證明這些假說缺乏根據。有人説，RHIC引發末日情景的風險至少有五千萬分之一的可能性。關于RHIC可能產生奇異夸克團，牛津大學物理學教授弗兰克·克洛斯表示，“這種情況發生的機率就像你連續3周中彩票的大獎一樣。但問題是人們相信連續3周中彩票是可能的”。第二，存在有力的經驗證據説明RHIC不可能產生危險的奇異夸克團。
這場爭論以布魯克黑文國家實驗室委員會發佈最終報告收場。該報告排除了RHIC引發災難的可能性。 但法庭表示，如果事件有進一步發展，允許原告重新提告。
財務信息
RHIC項目由美國能源部、科學辦公室、核物理學辦公室資助。2003年，其項目預算爲6.166億美元。
2012年底，美國核科學咨詢委員會（NSAC）向能源部科學辦公室和國家科學基金會提出建議，如果未來四年的核科學預算繼續沒有增長，如何實施2007年制定的核科學長期計劃。國家科學咨詢委員會傾向于關閉RHIC，而不是取消稀有同位素束設施（FRIB）的建設。
2015年10月，預算狀況有所改善，RHIC在下一個十年中可以繼續運作。
小說中的RHIC
- 美國作家的科幻小說《宇宙》（Cosm，）發生在RHIC。該小説主人公Alicia Butterworth是一名物理學家。她在RHIC用鈾離子對撞時，意外創造了一個新的宇宙。
- 美國作家的小說中，RHIC對撞實驗的副作用是該小說及其續集《死人城》（City of the Dead）中僵屍起義的直接原因。
*在美國作家的《雷洛利亞的記憶》（Rayloria's Memory）系列小說第一部《雷洛利亞的黎明》（Raylorian Dawn，）的開頭說，每個月球城及其空間站都由RHIC提供動力。
參見
- 大型强子對撞機
來源
延伸閲讀
- Preprints are available at
:* [http://www4.rcf.bnl.gov/brahms/WWW/publications.html BRAHMS]
:* [http://www.phenix.bnl.gov/techpapers.html PHENIX]
:* [http://www.phobos.bnl.gov/Publications/Technical/phobos_technical_publications.htm PHOBOS]
:* [http://www.star.bnl.gov/STAR/publications/technical_publications STAR]
外部連結
*
*[http://www.bnl.gov/cad/ Brookhaven National Laboratory Collider-Accelerator Department]
*[http://www.bnl.gov/rhic/ Relativistic Heavy Ion Collider]
*[https://maps.google.com/maps?z=15&ll=40.883475,-72.875876&spn=0.018624,0.043259&t=k&om=1 Relativistic Heavy Ion Collider at Google Maps]
*[http://www.agsrhichome.bnl.gov/RHIC/Runs/ RHIC Run Overview]
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