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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院近代物理系教授張一飛課題組與美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室等單位合作，實(shí)現(xiàn)了輕超核（超氚核與超氫-4核）壽命目前最精確的測(cè)量。研究成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。
超氚核與超氫-4核的結(jié)構(gòu)組成示意圖 中國科大供圖
“最新測(cè)量結(jié)果顯示，輕超核壽命比自由Lambda重子壽命要小約20%，說明超子-核子束縛得很弱，其相互作用可能有新的物理機(jī)制。”張一飛解釋說。
普通物質(zhì)由核子，即中子和質(zhì)子組成，只含有上下夸克。而某些“奇特”的原子核內(nèi)部還有超子，是含有奇異數(shù)的重子。核子與超子之間是如何通過相互作用形成束縛態(tài)，一直是核物理領(lǐng)域的前沿基本問題。這種相互作用的強(qiáng)弱，決定了超核壽命的長短，因此測(cè)量超核壽命，是研究其相互作用最直接有效的方法。
理論上認(rèn)為超核是弱束縛系統(tǒng)，只能通過弱相互作用衰變，因此輕超核的壽命應(yīng)接近自由Lambda重子的壽命。
美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)上的STAR實(shí)驗(yàn)，在低能區(qū)產(chǎn)生的核物質(zhì)系統(tǒng)有較高的重子密度，有利于產(chǎn)生超核，為科學(xué)家研究超核提供了絕佳的場(chǎng)所。
在此次研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過質(zhì)心能量3 GeV和7.2 GeV的重離子打靶實(shí)驗(yàn)，測(cè)量了超氚核與超氫-4核兩種輕超核壽命，得到了目前最為精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)還首次測(cè)量了3GeV下兩種輕超核的產(chǎn)額。
輕超核壽命究竟有多長？“大概是一眨眼的時(shí)間的十億分之一?！睆堃伙w說，這個(gè)時(shí)間看似很“短”，但是假設(shè)超核以接近光速的速度飛行，這個(gè)時(shí)間足夠讓它在探測(cè)器中走約6厘米，足以讓科研人員在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行精確的測(cè)量。
審稿人認(rèn)為，“這些測(cè)量解決了長期困擾人們的超氚核壽命之謎，測(cè)量的產(chǎn)額也為尚未理解的輕超核形成機(jī)制提供了有用的實(shí)驗(yàn)依據(jù)?！?/p>
相關(guān)論文信息：https ://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.202301
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