【复旦大学】

近日，复旦大学马余刚院士团队和纽约州立大学石溪分校贾江涌西宾团队合作在RHIC-STAR外洋合作组初次基于高能重离子碰撞神志成像原子核结构并取得要紧打破。

这项打破不仅对参议极点物态夸克胶子等离子体的性质至关要紧，还为跨能量要领参议原子核结构信息提供了新颖和孤苦的实验测量技能。相干参议后果于北京时辰11月7日以“Imaging Shapes of Atomic Nuclei in High-Energy Nuclear Collisions”为题发表于《当然》（Nature）主刊。Nature同期在“新闻和不雅点” (News & Views)、“博客” (Podcast) 特评专栏等对该文进行亮点先容和要点推介。

图1: 相对论重离子对撞机上铀-238原子核碰撞涌现图

该后果基于好意思国布鲁克海文国度实验室相对论重离子对撞机上的螺旋径迹探伤器（RHIC-STAR）。如图1所示，参议东说念主员将两束重离子加快至接近光速并使其发生对撞，从而产生退阻塞的夸克胶子等离子体（QGP）。浩繁觉得，该物资是对应于天地大爆炸之后几个微秒的存在阵势，而夸克、胶子是物资的最微不雅端倪，齐是基本粒子。QGP流体经过延长冷凝和强子化后，产生大齐末态强子。末态强子的动量空间多粒子关联与碰撞脱手原子核的时局及核子的多体关联举座相干。这一历程肖似高速录像机的快门拍照，冒昧竣事逆向瞬时成像原子核时局。

伸开剩余71%

在《当然》论文中，马余刚院士团队与合作家在STAR实验组以接近球形的金核-金核碰撞为基准，精确成像原子核结构特征，定量索要了铀核-铀核碰撞中铀-238原子核的四极轴对称形变（β2）和三轴形变（γ）结构信息。

自 1911 年卢瑟福字据α粒子对原子散射实验设置原子核式结构以来，原子核的几何学时局、核内蕴含的基本互相作用劲与能源学对称性一直是原子核有限多体量子系统及强作用统计物理参议的要紧前沿课题之一。 原子核结构参数在愚顽核物理领域通过电子散射实验、库仑引发或激光光谱学等测量技巧，与不同的核表面模子假定连结结共同得回，并在较长的时辰要领上测量原子核的举座时局。

比较之下，相对论重离子碰撞在成像原子核结构参议方面具有专有性。如图2所示，相对论能量下，原子核会发生洛伦兹消弱，互相作用捏续时辰为幺秒要领（约 10-24 秒），远低于实验室系下原子核量子涨落的时辰要领 (约 10-21秒)，以致比2023年诺贝尔物理学奖参议物资电子能源学的阿秒激光脉冲小六个量级。具有奇特结构的原子核在极点中心对撞区间会呈现不同的碰撞构型，这将影响初态能量千里积以及能量密度漫衍在QGP几何空间中的各向异性漫衍。

图2: 愚顽测量和高能重离子碰撞参议原子核结构神志涌现图

该实验同期参议了末态强子的集体流等三种不同的软探针不雅测量，并通过大规模超算中心的计议，比较了两种不同的流体能源学模子，精确敛迹并定量索要了铀-238原子核的四极轴对称形变和轴对称破缺三轴形变的大小。

如图3所示，参议收尾揭示了铀-238原子核基态具有较大的椭球形轴对称四极形变，这一参议发现与传统的愚顽实验测量和表面参议基本一致，为成像原子核结构提供了一种全新神志。

图3: 铀-238原子核四极轴对称形变（β2）和轴对称破缺三轴形变（γ）的实验测量及模子比较

此外，该参议证明铀-238具有微细的轴对称破缺三轴形变解放度。这项跨能量要领的原子核结构参议，有助于探讨核合成、核裂变及无中微子双贝塔衰变等首要基础科学问题，鼓舞高能重离子碰撞、愚顽核物理和核天体物理交叉领域的发展，并深化东说念主们对夸克胶子等离子体初态几何、原子核基人道质和天地元素发源等基本科学问题的相识，还为敛迹和改革核表面模子偏执计议精度提供要紧参考。

以前，该论文中使用的参议神志可诳骗于欧洲核子中心LHC、下一代核物理大科学安设-好意思国电子离子对撞机EIC、我国强流重离子加快器安设 HIAF 等大科学安设的相干参议，有助于络续拓宽跨能量要领原子核物理的前沿交叉。

复旦大学张春健后生参议员和纽约州立大学石溪分校贾江涌西宾等参议东说念主员主导了此《当然》实验参议。参议神志基于作家连年来在输运模子方面的表面使命，此前相干后果已陆续发表于3篇《物理驳斥快报》（PRL）。如今，后续的实验参议仍在捏续进行，团队正在翻新发展新的实验不雅测量，连结愚顽核物理表面模子，高能相对论流体能源学和输运模子，络续在实验和表面层面深切参议原子核高阶形变、中子皮、麇集作构等原子核结构特征。

该使命得到了国度当然科学基金委偏执表面物理专款-上海核物理表面参议中心、科技部、陶冶部和复旦大学等复古。

论文贯串：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08097-2

声明: 本文贵府和图片来自于政府/园区管委会官网、官方公众号、材料相干媒体偏执他公开贵府，如信息有误或有遗漏，迎接计议咱们修改；咱们尊重学问产权，因整理贵府所需，本文中援用部分公开第三方的数据、图片等现实，其所属的学问产权包摄原作家，且凡援用的现实均在文中标注了原文出处、原作家。若版权所有者觉得本文涉嫌侵权或其他问题，请计议本身实时措置；咱们发愤数据严谨准确，但因受时辰及东说念主力示寂，文中现实不免有所莽撞。如有首要失实失实，敬请读者不惜见示品评指正。

转自：复旦大学新闻网开云体育

发布于：湖北省