热力学冻结（thermodynamic freeze-out），理学-物理学-原子核物理学-重离子核物理，在高能重离子碰撞中产生的高密热核物质迅速达到热力学平衡并且向外快速膨胀，系统的密度不断减小到弹性碰撞不能维持且碰撞产生的粒子的动量分布不再变化时，该系统所处的状态。与化学冻结类似，热力学冻结也是一个局域概念，它是局部粒子密度的函数。通常非弹性碰撞需要的能量大于弹性碰撞，因此，在高能重离子碰撞中热力学冻结往往发生在化学冻结之后。在相对论高能重离子碰撞中，人们利用流体力学模型通过分析粒子的动量分布来提取热力学冻结时的参数：热力学冻结温度和集体运动速度参数。这两个参数，尤其是集体运动速度参数，都受状态方程的影响。它们同时是碰撞能量和碰撞参数的函数。它们的关系可以用一个简单的公式来描述：式中为所考虑粒子在热力学冻结时的总能量；为一个常数；为热力学冻结时强子的质量。由此可见，给定粒子在热力学冻结时的总能量由两部分组成：一部分是无规热运动，由表示；一部分是有规集体运动，由描述。实验结果发现，碰撞能量越高或碰撞中心度越大，热力学冻结时的温度就越低，集体运动速度参数就越大。