中外學者合作實現最精確測量，解析輕超核壽命

超氚核與超氫-4核的結構組成示意圖 中國科大供圖

“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。”