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【中国科学报】轻超核“寿命”迄今最精确测量结果发布

2022-05-25 中国科学报 王敏
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超氚核与超氢—4核的结构组成示意图 图片来源:中国科学技术大学

  中国科学技术大学物理学院近代物理系教授张一飞课题组与美国劳伦斯伯克利国家实验室、布鲁克海文国家实验室等单位合作,实现了轻超核(超氚核与超氢—4核)寿命目前最精确的测量。研究成果日前发表于《物理评论快报》。

  “最新测量结果显示,轻超核寿命比自由Lambda重子寿命要短约20%,说明超子—核子束缚得很弱,其相互作用可能有新的物理机制。”张一飞解释说。

  普通物质由核子,即中子和质子组成,只含有上下夸克。而某些“奇特”的原子核内部还有超子,是含有奇异数的重子。核子与超子之间如何通过相互作用形成束缚态,一直是核物理领域的前沿基本问题。这种相互作用的强弱决定了超核寿命的长短,因此测量超核寿命是研究其相互作用最直接有效的方法。

  理论上认为超核是弱束缚系统,只能通过弱相互作用衰变,因此轻超核的寿命应接近自由Lambda重子的寿命。

  布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上的STAR实验,在低能区产生的核物质系统有较高的重子密度,有利于产生超核,为科学家研究超核提供了绝佳场所。

  在此次研究中,研究团队通过质心能量3GeV和7.2GeV的重离子打靶实验,测量了超氚核与超氢—4核两种轻超核寿命,得到了目前最为精确的实验结果。同时还首次测量了3GeV下两种轻超核的产额。

  轻超核寿命究竟有多长?“大概是一眨眼的时间的十亿分之一。”张一飞说,这个时间看似很“短”,但是假设超核以接近光速的速度飞行,这个时间足够让它在探测器中走约6厘米,足以让科研人员在实验上进行精确测量。

  审稿人认为,“这些测量解决了长期困扰人们的超氚核寿命之谜,测量的产额也为尚未理解的轻超核形成机制提供了有用的实验依据。”

  相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.202301

  (原载于《中国科学报》 2022-05-25 第1版 要闻)
打印 责任编辑:阎芳

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