測量顯示：輕超核壽命比自由Lambda重子壽命小20%

中國科學技術大學物理學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驗室、布魯克海文國家實驗室等單位合作，實現了輕超核(超氚核與超氫-4核)壽命目前最精確的測量。研究成果日前發表于《物理評論快報》。

“最新測量結果顯示，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制。”張一飛解釋說。

普通物質由核子，即中子和質子組成，只含有上下夸克。而某些“奇特”的原子核內部還有超子，是含有奇異數的重子。核子與超子之間是如何通過相互作用形成束縛態，一直是核物理領域的前沿基本問題。這種相互作用的強弱，決定了超核壽命的長短，因此測量超核壽命，是研究其相互作用最直接有效的方法。

理論上認為超核是弱束縛系統，只能通過弱相互作用衰變，因此輕超核的壽命應接近自由Lambda重子的壽命。

美國布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機上的STAR實驗，在低能區產生的核物質系統有較高的重子密度，有利于產生超核，為科學家研究超核提供了絕佳的場所。

在此次研究中，研究團隊通過質心能量3 GeV和7.2 GeV的重離子打靶實驗，測量了超氚核與超氫-4核兩種輕超核壽命，得到了目前最為精確的實驗結果。同時還首次測量了3GeV下兩種輕超核的產額。

輕超核壽命究竟有多長?“大概是一眨眼的時間的十億分之一。”張一飛說，這個時間看似很“短”，但是假設超核以接近光速的速度飛行，這個時間足夠讓它在探測器中走約6厘米，足以讓科研人員在實驗上進行精確的測量。

審稿人認為，“這些測量解決了長期困擾人們的超氚核壽命之謎，測量的產額也為尚未理解的輕超核形成機制提供了有用的實驗依據。”(作者：王敏)

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關鍵詞： 超氫-4核 輕超核壽命 超核壽命 弱束縛系統