中高能重离子碰撞中奇异粒子产生和超核形成机制

中高能重离子碰撞可以形成大于饱和密度的核物质状态.高密核物质中奇异粒子成分影响核物质状态方程.重离子碰撞是产生丰中子超核的唯一途径.本文评述了中高能重离子碰撞中奇异粒子研究最新进展,讨论了在我国强流重离子加速器(HIAF)上开展核物质状态方程和丰中子超核研究的可行性.基于兰州量子分子动力学模型,以反应系统~(58)Ni+~(58)Ni和~(197)Au+~(197)Au为例,分析了阈能附近奇异粒子产生动力学和高密核物质状态方程;系统研究了Λ超核形成动力学机制并给出了超核的质量、电荷、动能分布和动能谱;讨论了核物质状态方程和碰撞中心度对奇异粒子产生和超核形成的影响.研究结果表明,K介子在高动能部分产额可以提取高重子密度下核物质状态方程;Λ超子与核子相互作用势会影响超核的形成,如吸引的相互作用势有利于超核的形成;重离子碰撞有利于形成轻质量区超核并且碰撞中心度对超核的形成有重要影响.     

一个相对论性氧原子核在核乳胶中四分裂事例的遍举测量

文献[1]报道了相对论性氧原子核二分裂和三分裂事例的观测。最近我们观察到相对论性氧原子核在核乳胶中碰撞,碎裂为四个氦原子核的事例。本文报道事例的测量结果。能量为200 GeV/核子的相对论性氧原子核是欧洲核子中心SPS加速器产生的。氧原子核平行于乳胶面,入射到10 cm×10 cm×2 cm的乳胶叠中。所用核乳胶为型。每层乳胶膜厚度为600 μm。照射后经EMU-01合作组进行显影处理之后,提供我们分析。     

高能强子诱发核作用中长程关联强度的核几何依赖性

相对论重离子碰撞被认为是一种能在实验室环境下产生高温高密物质,以便研究从强子物质到夸克物质相变的重要手段.为了分析这种相变机制的背景,必须了解高能核-核(A-A)相互作用的机制.粒子的产生和核碎裂这两种机制同时存在于A-A作用中,但由于靶     

相对论性核碰撞中可能呈现的两种相变——气液相变与禁闭-非禁闭相变

近年,高能核子-核以及核-核碰撞的研究,在国际被认为是核物理的前沿。不但因为核是研究强相互作用的很好场所,还因为在这碰撞过程中,可能出现核物质的新形态,气液相变与禁闭-非禁闭相变也可能呈现于其中。     

超高能重离子碰撞中的平均多重数

人们普遍相信超高能重离子碰撞不仅会提供关于强子物质而且会提供关于夸克物质的大量信息,因而分析和预言超高能重离子碰撞是一个有意义的课题,一些作者已经作了些探索。区别于核子-核子碰撞和核子-核碰撞,超高能重离子碰撞的一个最明显的特征是在末态有极大的粒子多重数。Biorken曾经估计,对于相同重子数的核-核碰撞,在快度中心区,单位     

非对称核物质中的液-气相变

天体演化和重离子碰撞的研究为核物理开辟了一个新的研究领域:核物质和有限核的相变,在高温高密度情况下,核子(强子)有可能散裂成自由的夸克-胶子等离子体(Quark-gluon plasma,QGP),这一过程被称为夸克退禁闭相变,而在低密度和中等温度(几MeV到二十几MeV),核将经历液-气相变。原则上讲,如果组成系统的粒子间的相互作用是短程排斥长程     

相对论性氧原子核二分裂事例的观测

原子核物理学中对静止的重原子核的裂变曾进行过大量研究,但对相对论性原子核的裂变现象的研究还刚刚开始。EMU01合作组用西欧核子中心SPS加速器产生的相对论性氧原子核轰击原子核乳胶叠。我们分析一部分乳胶叠来研究相对论性原子核的碎裂现象。     

夸克—胶子等离子体火球的时空演化

未来几年在美国布鲁克海文国家实验室的相对论性重离子碰撞机(RHIC)上和CERN的大型强子碰撞机(LHC)上所要作的实验研究的主要目标就是产生和研究夸克-胶子     

现代核物理研究前沿和新机遇

正原子核是由质子和中子构成的量子多体系统,是物质结构的一个基本微观层次.经过逾一个世纪的科学研究,人们已经发现并认识了许多核现象,这些核现象深化了人类对微观物质结构的认知.同时,以核电站和放射性医疗为代表,核物理研究对社会经济发展也作出了重大贡献.尽管核物理实验和理论研究取得了巨大成就,但是,从纯科学的角度讲,核层次中面临的重大科学问题依然没有得到彻底解决,例如,将核子结合在一起的核力是什么?它是如何管控着核中的核子?为了定量地理解这个重大科学问题,必须构建或创立不同特征的"核场所",     

相对论核-核碰撞中产生的Λ超子的极化分析

在高能强子-强子、强子-核相互作用中都测到了所产生的A超子的强的极化度.在较低能量的核-核碰撞中,也测到了A粒子的不同程度的极化度.对在相对论核-核碰撞中产生的A超子的极化度的测量和分析的特殊意义是在1982年由Angert等人首次提出的,认为如果在相对论核-核碰撞中形成了夸克-胶子等离子体(Quarkgluon plasma-QGP),A粒子的极化度就将消失.     

原子核电荷改变反应截面的测量及电荷半径

原子核是由强相互作用将核子(包括质子和中子)束缚而成的一个有限量子多体系统,是物质结构的一个重要微观层次,其尺度在费米量级.实验上,在不同能区开展的核反应是研究原子核结构和性质的重要手段.近年来,核反应研究的一个新的增长点是对奇特原子核开展电荷改变反应截面(charge-changing cross section, CCCS)的系统测量,探索可能存在的奇特结构和新奇现象.原子核电荷改变反应截面指的是炮弹原子核在与反应靶中原子核碰撞发生相互作用后,弹核中质子数减少的总概率,反映了参与反应的弹核和靶核之间的碰撞几何截面,可用于提取弹核的电荷半径.本文回顾了世界范围内原子核电荷改变反应截面测量的进展,内容从20世纪80年代末期放射性核束物理开始时的早期工作到远离稳定线丰中子原子核的最新进展;介绍了基于兰州重离子加速器装置(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou, HIRFL)开展的研究工作,初步测量了30余个轻原子核的电荷改变反应截面,下一步计划开展sd壳原子核的系统测量,研究Z(N)=14、16处的壳层结构;讨论并分析了当前实验研究中的主要问题和拓展...     

真空凝聚解体与QGP的形成

QCD理论预言,当温度或密度足够高时,强作用物质系统将经历相变而成为夸克胶子等离子体(QGP).Lee曾多次强调,QGP既可由夸克退禁闭而形成,也可由真空中的集体激发来产生.在通过相对论性重离子碰撞形成QGP的流体力学模型讨论中,这两种生成QGP的物理机制都已被采用.关于退禁闭相变已有大量文献讨论,但对于真空激发尚缺乏具体的研究.我们的工作表明,由Friedberg和Lee提出的非拓朴孤子袋模型可以给出由真空激发     

超子-核子相互作用理论研究的最新进展

超核物理是核物理的一个重要分支,其微观理论的基本出发点为超子-核子相互作用.研究超子-核子相互作用不仅有助于理解奇异性在粒子物理与核物理中的作用,还可以检验SU(3)味对称性及其破缺程度.文章首先回顾了超核物理的起源,随后简要列举了在核物理、粒子物理以及天体物理等领域中,与超核物理相关的几个前沿热点问题,并指出研究超子-核子相互作用的重要性.接下来着重介绍超子-核子相互作用的理论研究历史及发展现状.在现有的相关工作中,研究方法主要包括唯象模型、格点量子色动力学模拟和手征有效场论.其中手征有效场论作为低能区量子色动力学的有效理论,在研究介子、重子等微观系统中展现出了独特的优势.因此,文章特别介绍了基于手征有效场论的超子-核子相互作用的最新理论研究进展.     

21Na第三激发态的奇异结构

根据已有的实验数据, 利用渐近归一化系数(ANC)方法计算了²¹Na处于第三激发态的最后一个质子的核外几率P和均方根半径(〈r²〉^1/2). 结果为P = 54.73%, 〈r²〉^1/2 = 5.28 fm. 比较了第三激发态与另外几个低能激发态的价核子核外几率P及核外部分对均方根半径的贡献. 处于第三激发态的价核子的核外几率明显大于其他激发态. 与核芯核²⁰Ne中核子的密度分布相比, 在²¹Na第三激发态的价核子密度分布中可以清楚地看到一个弥散的长尾巴. 这一些现象表明²¹Na的第三激发态是质子晕态.     

光速和相对论

爱因斯坦的狭义相对论学说建立在两个假设的基础上。第一个假设:适用于某一座标系的物理定律,也适用于对该系统作等速运动的任何其他座标系;第二个假设:光速与光源的速度无关。第二个假设曾通过各种实验加以检验。过去所作的最精确的检验,是研究高能核子一核子碰撞中产生的相对论不带电的π介子衰变时     

强磁场对中子星壳层结构的影响

中子星内壳层是由原子核与其周围的自由中子气和电子气共存而构成的非均匀物质.天文观测表明部分中子星内部可能存在高达10~(18)G的强磁场.因此中子星的内壳层结构会受到强磁场的明显影响.本文采用相对论平均场理论描述核子间相互作用,并考虑了质子和中子的反常磁矩.利用Wigner-Seitz近似描述中子星内壳层中的非均匀分布物质,并采用自洽Thomas-Fermi近似方法处理在强磁场环境中WignerSeitz原胞内的核子以及电子分布,从而研究强磁场对中子星内壳层中的非均匀相结构以及壳核相变等性质的影响.计算结果表明,与无磁场情况相比,内壳层中非均匀物质的每核子结合能、原子核pasta相结构和壳核相变密度等性质在磁场B≤10~(17)G的环境中不会发生明显变化.而B≥10~(18)G的强磁场会对中子星内壳层中的pasta相结构产生重要影响,使各种pasta相的每核子结合能降低,非球形原子核出现的阈密度和壳核相变密度减小.随着磁场强度B的增加,球形Wigner-Seitz原胞的半径减小,同时原胞内的核子分布变得更加弥散.     

夸克势模型与中子物质的状态方程

中子是由三个夸克udd组成的一个集团,因此可以把核理论中处理集团模型的方法——共振群方法用来研究核子-核子的相互作用。把夸克之间的单胶子交换相互作用加上唯象引入的禁闭势与共振群方法相结合,就是夸克势模型。该模型成功地解释了核子-核子之间的短程排斥势,这是它的成功之处。根据这个模型的计算结果,与中子-中子之间的短程排斥相对应的中子硬球半径为0.45fm。因此在计算高密度中子物质的状态方程时必须考虑到这个     

原子核碎裂

在相对论性原子核与原子核发生碰撞时,原子核会发生碎裂现象。唐孝威教授的《原子核碎裂》一文介绍了当前原子核物理学的这一前沿课题的研究概况。文章深入浅出,很适合广大读者阅读。对欲了解这一内容的隔行专家来说,阅后定有裨益。     

轻核α团簇结构理论和实验研究进展

α团簇在轻α共轭核基态及激发态中广泛存在,轻核的α团簇结构不仅对核天体物理中核合成过程和元素丰度具有决定性影响,而且这些态的精确数据还成为检验各种新型多体理论和核力的天然实验室.本文简要总结了描述α团簇的不同理论方法,尤其比较了这些不同方法对12C Hoyle态的最新研究结果,各种理论都支持Hoyle态是一个具有较大尺寸的团簇结构,但对α团簇在Hoyle态中的存在形式——比如α凝聚,α气体或是α晶体结构,目前还没有达成共识;进一步从实验角度介绍了α团簇衰变的高精度符合测量及转动态的集体激发.对α团簇结构尤其12C Hoyle态及16O类Hoyle态中α存在形式的确认需要深入理解这些团簇态的集体激发行为,任何实质性进展不仅高度依赖高精度实验数据,而且需要新的多体理论解释,而这其中需要合理考虑核子-核子、团簇-团簇关联及连续谱的影响.     

高温高密度时的新物质形态

在高温高密条件下,夸克将解除禁闭形成全新的物质形态——夸克物质.本文从核物质的基本相互作用——量子色动力学(QCD)的基本对称性出发,首先简单介绍研究QCD相变的各种方法,阐述相变发生的物理机制和条件,然后着重讨论实现QCD相变的两种物理系统,即相对论重离子碰撞和致密星体.相对论重离子碰撞是制造高温环境的重要手段,核物质将形成全新的夸克胶子等离子体相(QGP).文中介绍了探测QGP的实验信号和高温环境特有的新奇物理现象.致密天体中的高密区则展现了极其丰富多彩的相结构.理论预示了与颜色和味道等自由度相联系的各类超导、超流态存在的可能性.相信在未来更大范围的束流能量扫描和对致密星体的精确观测中,我们将会对高温高密核物质的物态性质有着更加深入的认识.