摘要: 宇宙大爆炸（Big Bang）理论认为我们的宇宙诞生于137亿年前的一个致密炽热的奇点，在宇宙的早期，物质都是以基本粒子的等离子体形式而存在。而在我们地球上，能够重现这一宇宙早期物质形态的实验只有高能重离子碰撞，形成夸克胶子等离子体，所以高能重离子碰撞也被人们给予了一个更加形象的名字——宇宙"小爆炸"（Little Bang）。高能重离子碰撞是当前能够直接研究宇宙早期物质形态的性质和规律的唯一实验手段，是高能核物理的前沿领域。与宇宙大爆炸不同，宇宙"小爆炸"——高能重离子碰撞实验的一些初始物理条件，我们可以人为选择，从而可以自如的让碰撞后产生的夸克胶子等离子体展现更加丰富的状态。今天，我们就向大家介绍在高能非对心重离子碰撞中展现出来的独特的"华尔兹舞蹈"——涡旋与自旋极化。高能非对心碰撞中存在着很大的整体轨道角动量，这一轨道角动量可以诱发整个热密物质体系形成涡旋——华尔兹舞步，这一涡旋可以进一步带动微观层次上的具有自旋的粒子沿着相同的方向展现自己的华尔兹舞步——自旋极化。为了深入了解这一发生在宇宙小爆炸中的美妙华尔兹，我们需要深入了解作为现代物理学中最重要的基本物理量之一的自旋究竟是什么?为什么粒子有自旋?这是基础物理学中非常深刻的问题。本文将分成两个主要部分，第一部分我们首先介绍自旋的基本概念，自旋的发现和对称性起源；第二部分介绍高能重离子碰撞中的整体极化效应，包括协变自旋矢量、部分子碰撞的自旋轨道耦合、自旋涡旋耦合以及整体极化效应的理论和实验。