中國科學技術大學高能核物理課題組與美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）、布魯克海文國家實驗室等單位合作，在RHIC-STAR 質心能量3 GeV和7.2 GeV的重離子打靶實驗中實現了超氚核（H3L）與超氫-4核（H4L）壽命目前最精確的測量，并首次測量了3 GeV能量下這兩種超核的產額。以題為《Measurements of H3L and H4L Lifetimes and Yields in Au+Au Collisions in the High Baryon Density Region》，于5月17日發表在《物理評論快報》Phys. Rev. Lett. 128, 202301 (2022)上。

組成原子核的基本單元是核子，即中子和質子。然而，人們發現一些原子核內部還有超子，超子不同于普通核子，是含有奇異數的重子。超子與核子形成的束縛態即超核。核子與超子之間是如何通過相互作用形成束縛態的，這一直是核物理領域的前沿基本問題。在天文學上，中子星致密核心內部是否也有超子存在，以及在極端致密的環境，超子與核子相互作用、與中子星狀態方程之間的聯系，都是核物理與天體物理交叉領域的熱點問題。超核被視作一個研究超子-核子相互作用的天然“實驗室”，是我們研究的主要對象。理論上認為超子與核子組成的超核是弱束縛系統，輕超核的壽命應接近自由Lambda重子的壽命。

相對論重離子加速器RHIC上的STAR實驗，在低能區產生的核物質系統有較高的重子密度，有利于產生超核。STAR實驗在質心能量3 GeV和7.2 GeV下進行了超核壽命的測量，得到了目前最為精確的實驗結果，發現比自由Lambda重子的壽命要小約20%，這對進一步理解超核相互作用提供了精確的實驗數據。同時STAR還首次測量了3 GeV下超核的產額，發現顯著高于高能區（2.76 TeV）測量的結果，說明低能高重子密度區對研究奇異核的確更有優勢。實驗結果與強子輸運模型相符，對理解低能區超核產生機制提供了重要的實驗依據。

超氚核與超氫-4核的結構組成示意圖

超氚核與超氫-4核的壽命測量結果

中國科大高能物理組博士生李秀君與張一飛教授為這篇合作組文章的主要作者，在實驗和物理分析工作中做出了主要貢獻。RHIC-STAR是基于美國布魯克海文國家實驗室相對論重離子對撞機（RHIC）上STAR實驗的大型國際合作組，由來自14個國家70個單位的753位科研人員組成。該項研究受到了國家自然科學基金委、科技部等單位的經費資助。

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