轻超核寿命多长？中外学者合作实现最精确测量

超氚核与超氢-4核的结构组成示意图中国科大供图

“最新测量结果显示，轻超核寿命比自由Lambda重子寿命要小约20%，说明超子-核子束缚得很弱，其相互作用可能有新的物理机制。”张一飞解释说。

普通物质由核子，即中子和质子组成，只含有上下夸克。而某些“奇特”的原子核内部还有超子，是含有奇异数的重子。核子与超子之间是如何通过相互作用形成束缚态，一直是核物理领域的前沿基本问题。这种相互作用的强弱，决定了超核寿命的长短，因此测量超核寿命，是研究其相互作用最直接有效的方法。

理论上认为超核是弱束缚系统，只能通过弱相互作用衰变，因此轻超核的寿命应接近自由Lambda重子的寿命。

美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机上的STAR实验，在低能区产生的核物质系统有较高的重子密度，有利于产生超核，为科学家研究超核提供了绝佳的场所。

在此次研究中，研究团队通过质心能量3GeV和7.2GeV的重离子打靶实验，测量了超氚核与超氢-4核两种轻超核寿命，得到了目前最为精确的实验结果。同时还首次测量了3GeV下两种轻超核的产额。

轻超核寿命究竟有多长？“大概是一眨眼的时间的十亿分之一。”张一飞说，这个时间看似很“短”，但是假设超核以接近光速的速度飞行，这个时间足够让它在探测器中走约6厘米，足以让科研人员在实验上进行精确的测量。

审稿人认为，“这些测量解决了长期困扰人们的超氚核寿命之谜，测量的产额也为尚未理解的轻超核形成机制提供了有用的实验依据。”