科大高能核物理团队在超核研究中取得重要进展

【​人民日报客户端】中科大高能核物理团队在超核研究中取得重要进展        
   

记者从中国科学技术大学获悉，近日，该校高能核物理课题组与美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）、布鲁克海文国家实验室等单位合作，在RHIC-STAR 质心能量3 GeV和7.2 GeV的重离子打靶实验中实现了超氚核（H3L）与超氢-4核（H4L）寿命目前最精确的测量，并首次测量了3 GeV能量下这两种超核的产额。
组成原子核的基本单元是核子，即中子和质子。然而，人们发现一些原子核内部还有超子，超子不同于普通核子，是含有奇异数的重子。超子与核子形成的束缚态即超核。核子与超子之间是如何通过相互作用形成束缚态的，这一直是核物理领域的前沿基本问题。在天文学上，中子星致密核心内部是否也有超子存在，以及在极端致密的环境，超子与核子相互作用、与中子星状态方程之间的联系，都是核物理与天体物理交叉领域的热点问题。超核被视作一个研究超子-核子相互作用的天然“实验室”，是我们研究的主要对象。理论上认为超子与核子组成的超核是弱束缚系统，轻超核的寿命应接近自由Lambda重子的寿命。
相对论重离子加速器RHIC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。STAR实验在质心能量3 GeV和7.2 GeV下进行了超核寿命的测量，得到了目前最为精确的实验结果，发现比自由Lambda重子的寿命要小约20%，这对进一步理解超核相互作用提供了精确的实验数据。同时STAR还首次测量了3 GeV下超核的产额，发现显著高于高能区（2.76 TeV）测量的结果，说明低能高重子密度区对研究奇异核的确更有优势。实验结果与强子输运模型相符，对理解低能区超核产生机制提供了重要的实验依据。

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

超氚核与超氢-4核的寿命测量结果 图片来源：中国科学技术大学

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