您好，欢迎访问开云网站！
您好，欢迎访问开云网站！
集团动态
联系开云
发布日期：2024-12-09 作者：开云
近日，复旦年夜学马余刚院士团队和纽约州立年夜学石溪分校贾江涌传授团队合作在RHIC-STAR国际合作组初次基在高能重离子碰撞方式成像原子核布局并获得主要冲破。
这项冲破不但对研究极端物态夸克胶子等离子体的性质相当主要，还为跨能量标准研究原子核布局信息供给了新奇和自力的尝试丈量手段。相干研究功效在北京时候11月7日以“Imaging Shapes of Atomic Nuclei in High-Energy Nuclear Collisions”为题颁发在《天然》（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介绍和重点推介。
图1:相对论重离子对撞机上铀-238原子核碰撞示意图
该功效基在美国布鲁克海文国度尝试室相对论重离子对撞机上的螺旋径迹探测器（RHIC-STAR）。如图1所示，研究人员将两束重离子加快至接近光速并使其产生对撞，从而发生退禁闭的夸克胶子等离子体（QGP）。遍及认为，该物资是对应在宇宙年夜爆炸以后几个微秒的存在形态，而夸克、胶子是物资的最微不雅条理，都是根基粒子。QGP流体颠末膨胀冷凝和强子化后，发生年夜量末态强子。末态强子的动量空间多粒子联系关系与碰撞初始原子核的外形和核子的多体联系关系整体相干。这一进程近似高速摄像机的快门摄影，可以或许实现逆向瞬时成像原子核外形。
在《天然》论文中，马余刚院士团队与合作者在STAR尝试组以接近球形的金核-金核碰撞为基准，精准成像原子核布局特点，定量提取了铀核-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）布局信息。
自1911年卢瑟福按照α粒子对原子散射尝试成立原子核式布局以来，原子核的几何学外形、核内包含的根基彼此感化力与动力学对称性一向是原子核有限多体量子系统和强感化统计物理研究的主要前沿课题之一。原子核布局参数在低能核物理范畴经由过程电子散射尝试、库仑激起或激光光谱学等丈量手艺，与分歧的核理论模子假定相连系配合获得，并在较长的时候标准上丈量原子核的整体外形。
比拟之下，相对论重离子碰撞在成像原子核布局研究方面具有怪异性。如图2所示，相对论能量下，原子核会产生洛伦兹缩短，彼此感化延续时候为幺秒标准（约 10-24 秒），远低在尝试室系下原子核量子涨落的时候标准 (约 10-21 秒)，乃至比2023年诺贝尔物理学奖研究物资电子动力学的阿秒激光脉冲小六个量级。具有奇异布局的原子核在极端中间对撞区间会显现分歧的碰撞构型，这将影响初态能量沉积和能量密度散布在QGP几何空间中的各向异性散布。
图2:低能丈量和高能重离子碰撞研究原子核布局方式示意图
该尝试同时研究了末态强子的集体流等三种分歧的软探针不雅丈量，并经由过程年夜范围超算中间的计较，比力了两种分歧的流体动力学模子，切确束缚并定量提取了铀-238原子核的四极轴对称形变和轴对称破缺三轴形变的巨细。
如图3所示，研究成果揭露了铀-238原子核基态具有较年夜的椭球形轴对称四极形变，这一研究发现与传统的低能尝试丈量和理论研究根基一致，为成像原子核布局供给了一种全新方式。
?
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）的尝试丈量和模子比力
另外，该研究证实铀-238具有细小的轴对称破缺三轴形变自由度。这项跨能量标准的原子核布局研究，有助在切磋核合成、核裂变和无中微子双贝塔衰变等重年夜根本科学问题，鞭策高能重离子碰撞、低能核物理和核天体物理交叉范畴的成长，并深化人们对夸克胶子等离子体初态几何、原子核根基性质和宇宙元素发源等根基科学问题的理解，还为束缚和改良核理论模子和其计较精度供给主要参考。
未来，该论文中利用的研究方式可利用在欧洲核子中间LHC、下一代核物理年夜科学装配-美国电子离子对撞机EIC、我国强流重离子加快器装配 HIAF 等年夜科学装配的相干研究，有助在继续拓宽跨能量标准原子核物理的前沿交叉。
复旦年夜学张春健青年研究员和纽约州立年夜学石溪分校贾江涌传授等研究人员主导了此《天然》尝试研究。研究方式基在作者最近几年来在输运模子方面的理论工作，此前相干功效已陆续颁发在3篇《物理评论快报》（PRL）。现在，后续的尝试研究仍在延续进行，团队正在立异成长新的尝试不雅丈量，连系低能核物理理论模子，高能相对论流体动力学和输运模子，继续在尝试和理论层面深切研究原子核高阶形变、中子皮、团体布局等原子核布局特点。
该工作获得了国度天然科学基金委和其理论物理专款-上海核物理理论研究中间、科技部、教育部和复旦年夜学等撑持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08097-2
特殊声明：本文转载仅仅是出在传布信息的需要，其实不意味着代表本网站不雅点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或小我从本网站转载利用，须保存本网站注明的“来历”，并自大版权等法令责任；作者假如不但愿被转载或联系转载稿费等事宜，请与我们联系。