物理系肖志剛研究組發(fā)文首次揭示氘核的同位旋矢量極化效應(yīng)

　　清華新聞網(wǎng)11月25日電 清華大學(xué)物理系肖志剛研究小組和廣西師范大學(xué)歐立教授等人合作，在物理學(xué)國際權(quán)威雜志《物理評論快報》 （Physical Review Letters）上發(fā)表《氘核的動力學(xué)同位旋矢量取向與核對稱能探針》（Dynamic Isovector Reorientation of Deuteron as a Probe to Nuclear Symmetry Energy），首次揭示氘原子核與重靶核散射中一種新的可觀測極化效應(yīng)，即同位旋矢量極化效應(yīng)。這一新效應(yīng)的提出，為人們觀測核力對質(zhì)子和中子作用的輕微差異提供一種新的敏感探針，將有助于解決一直以來懸而未決的、亞飽和密度區(qū)核物質(zhì)對稱能的密度依賴問題。物理系肖志剛為本文通訊作者，廣西師范大學(xué)歐立為本文第一作者。

氘核經(jīng)過靶核附近時發(fā)生同位旋矢量極化效應(yīng)示意圖。

　　強相互作用是自然界的一種基本相互作用。核力作為強相互作用的一個具體表現(xiàn)，將質(zhì)子和中子束縛成一個整體，形成各種各樣的原子核。核力的電荷無關(guān)性，即它對中子和質(zhì)子而言是等價的，起源于強相互作用的味道無關(guān)性。然而，由于u、d夸克存在質(zhì)量及其輕微差異，這一對稱性是近似的。事實上，中子和質(zhì)子所受到的核力作用存在微小差異，由核勢中的同位旋矢量勢部分給出。這部分核勢對質(zhì)子吸引，而對中子排斥。定量描述依賴于核物質(zhì)密度的同位旋矢量勢，對于人們正確理解奇異核結(jié)構(gòu)與反應(yīng)、中子星的性質(zhì)及其演化行為至關(guān)重要，成為近年來核物理和天體物理研究領(lǐng)域的熱點和難點。

　　氘核包含一個質(zhì)子和一個中子，質(zhì)子帶正電而受到原子核的庫侖排斥，中子則沒有。因此容易理解，當氘核在重核場中散射時，會出現(xiàn)極化效應(yīng)，即質(zhì)子遠離靶核的中心。這一由庫侖作用導(dǎo)致的極化效應(yīng)由羅伯特`奧本海默和歐內(nèi)斯特`勞倫斯等人在1935年發(fā)現(xiàn)。類似地，如果中子和質(zhì)子受到的同位旋矢量勢不同，氘核在核場中的散射也會出現(xiàn)所謂的“同位旋矢量極化”效應(yīng)。當一個有固定取向的氘核進入靶核的核勢場中時，作用在中子上的排斥核勢和作用在質(zhì)子上的吸引核勢就像一個轉(zhuǎn)動力矩一樣，使得氘核瞬間發(fā)生額外的“轉(zhuǎn)動”，并且在其后續(xù)的破裂過程中留下清晰的實驗信號，如下圖所示。實驗上捕捉這一信號，有助于觀測核力對質(zhì)子和中子作用的微小差異。

　　這一工作得到國家自然科學(xué)基金、清華大學(xué)自主科研計劃以及中科院理論所國家重點實驗室開放項目等課題資助。

　　原文鏈接： http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.212501

　　供稿：物理系  編輯：常 松