“首次观测氘核-Lambda超子关联，为约束超氚核Lambda超子分离能开辟新途径”
近日，国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 136, 242303(2026) ] 发表了相对论重离子对撞机 (RHIC) 上STAR实验合作组的最新研究成果：“RHIC能量下氘核-Λ超子关联的首次观测” (First observation of deuteron-Lambda correlations at RHIC)。该研究在质心能量3.0 GeV的金-金碰撞中，首次测量了氘核(d)与Lambda超子的关联函数，并借此精确提取了奇异夸克参与的强相互作用参数，为进一步理解中子星内部物质结构、约束超氚核的Lambda超子分离能提供了全新的实验方法。物理系STAR实验团队的秦智博士（物理系2024届博士毕业生，现为本系博士后）和肖志刚教授是该成果的主要贡献作者，与来自美国劳伦斯伯克利国家实验室（董昕、胡昱）、华中师范大学（姜夏蕾、罗晓峰、许怒）和中国科学院大学（纪媛婧、米柯）等单位的主要贡献作者一起合作完成了此项研究工作。
图1 (左)：超氚核示意图，它由一个质子，一个中子和一个Lambda超子构成；(右)：通过提取的散射长度和有效力程，计算得到的 超氚核中Lambda分离能与现有实验测量值进行比较。
理解超子(含奇异夸克的重子)与核子之间的相互作用，是揭示中子星内部物质状态方程的关键。然而，由于实验测量困难，数据稀少，超子-核子相互作用的精确提取一直是核物理领域的重大挑战。近年来，飞米显微技术成为研究这一问题的有力工具。通过测量两粒子的动量关联函数，可以提取它们之间强相互作用的特征参数——散射长度(f0)和有效力程(d0)。本工作利用STAR实验固定靶运行模式采集的高统计量数据，首次成功测量了氘核与Λ超子的关联函数。研究发现在小相对动量区域存在显著的关联增强信号。通过贝叶斯推断分析，研究团队将关联函数分解为粒子发射源与强相互作用两部分，并首次分别提取了d-超氚核系统双重态 (D态，自旋1/2)和四重态(Q态，自旋3/2)的散射参数。结果显示，双重态的散射长度为负值 [f₀(D) = -26.1 ± 5.6 fm]，这是形成弱束缚态的必要条件，而四重态则呈现弱吸引相互作用 [f₀(Q) = 18.7 ± 2.8 fm]。 另外， 超氚核是由一个Lambda超子与一个氘核构成的弱束缚奇异核，其Lambda分离能(亦即束缚能)长期存在测量争议。本研究创新性地利用提取出的双重态散射参数，通过有效力程展开理论反推出了超氚核的Lambda分离能，结果为 0.04 (+0.12/-0.03)MeV(95%置信水平)。这一结果与国际上已有实验数据的加权平均值(0.19 ± 0.06 MeV)在误差范围内一致，充分展示了关联函数作为一种独立方法在此类测量中的巨大潜力。
RHIC-STAR实验国际合作组由来自全球79家单位的700余名位科研人员组成。STAR实验第二阶段能量扫描 (BES-II) 的固定靶数据分析工作正在稳步推进。此外，包括肖志刚和叶志鸿团队在内参与研制的兰州低温高密核物质测量谱仪 (CEE) 即将依托国内大科学装置 HIRFL 投入运行。物理系的核物理研究团队将继续在这些装置的运行和数据分析中发挥应有作用，在飞米显微技术与核物质状态方程等领域开展高水平研究。
该工作得到国家自然科学基金项目及科技部重点研发项目、清华大学自主科研项目的资助。
该论文于2026年6月18日正式发表。全文链接如下：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/3m26-5y83
