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近期，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所核物理中心的雍高產(chǎn)研究員在核物質(zhì)相結(jié)構(gòu)與中子星“超子謎團(tuán)”研究中取得進(jìn)展，相關(guān)研究論文發(fā)表在Physics Letters B上。

核物質(zhì)相結(jié)構(gòu)的探測(cè)研究是當(dāng)前國(guó)際大科學(xué)裝置（如美國(guó)RHIC-STAR、德國(guó)FAIR、俄羅斯NICA、日本J-PARC以及我國(guó)HIAF等）前沿研究熱點(diǎn)之一，其對(duì)人們探索宇宙早期、晚期演化奧秘以及對(duì)非微擾量子色動(dòng)力學(xué)強(qiáng)相互作用的理解都具有非常重要的意義。STAR合作組近年來(lái)主要致力于通過凈質(zhì)子高階關(guān)聯(lián)漲落的實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)研究核物質(zhì)相變臨界點(diǎn)，但最新STAR高統(tǒng)計(jì)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)似乎沒有顯示凈質(zhì)子高階關(guān)聯(lián)函數(shù)的明顯漲落。

“大質(zhì)量中子星內(nèi)部存在超子”幾乎是所有理論家的共識(shí)。但中子星內(nèi)部超子的存在會(huì)導(dǎo)致預(yù)期的中子星最大質(zhì)量明顯小于天文觀測(cè)值，這就是所謂的中子星“超子謎團(tuán)”。解決這一謎團(tuán)的關(guān)鍵是確定高重子密度下的超子勢(shì)。STAR實(shí)驗(yàn)等基于金-金原子核碰撞來(lái)探測(cè)超子勢(shì)，卻很難剔除掉當(dāng)前看來(lái)依然未知的、非奇異重子高密核物質(zhì)狀態(tài)方程等對(duì)超子產(chǎn)生及其集體流的影響。

基于改進(jìn)的、能夠同時(shí)再現(xiàn)相關(guān)能區(qū)不同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的多相輸運(yùn)模型模擬研究，研究人員發(fā)現(xiàn)單-雙奇異重子比值以及質(zhì)子橢圓流敏感于重離子碰撞中的夸克物質(zhì)形成。通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，研究發(fā)現(xiàn)金-金原子核碰撞生成夸克物質(zhì)的臨界碰撞質(zhì)心能量大約在4 GeV左右，率先給出了核物質(zhì)強(qiáng)子-夸克相變邊界上的一個(gè)“點(diǎn)”。

?????圖1. 多相輸運(yùn)計(jì)算的單-雙奇異重子比值（左）以及質(zhì)子橢圓流（右）與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較。

研究人員還基于考慮平均場(chǎng)的核內(nèi)級(jí)聯(lián)模型及熱剩余退激模型，率先提出利用超子、超核次級(jí)束流來(lái)研究超子-核子相互作用及高重子密度下的超子勢(shì)，通過測(cè)量反應(yīng)中發(fā)射的超子提取常密、高密核物質(zhì)中的超子勢(shì)。這種探測(cè)研究超子勢(shì)的方法最大限度地減少了各種理論的不確定性。此外，研究還討論了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的可行性。

????圖2. 級(jí)聯(lián)模型并合統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算的Lambda超子散射角分布（左）以及Lambda超核碰撞超子快度分布（右）。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138051

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2023.138327

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2024.138662

（理論物理室 供稿）