复旦大学马余刚院士、孙开佳青年研究员课题组与合作者提出了利用重离子碰撞中（反）超氚核的整体极化效应提取其内部自旋结构的新方法，为研究超氚核的自旋结构提供了一种全新的测量方法，为未来实验提供了理论基础与指导，打开了研究（反物质）原子核极化效应的新窗口。1月14日，相关研究成果发表于《物理评论快报》。

超核是由核子和超子组成的奇特原子核体系，是研究超子-核子（Y-N）强相互作用性质的理想对象，而Y-N相互作用对于理解中子星内部结构是否含有超子自由度具有重要意义。最简单且最轻的超核是（反物质）超氚核，可以理解为是由一个（反）超子围绕着一对（反）核子形成的晕核结构。实验上针对（反）超氚的质量、寿命以及结合能等物理性质作了精确的测量。然而，（反）超氚的总自旋及内部自旋结构尚不完全确定。

非对心重离子碰撞会产生一个巨大的轨道角动量，通过自旋-轨道的耦合可以传递给碰撞末态产生的粒子，使粒子的自旋方向更加倾向于沿着轨道角动量方向排布，发生极化。2005年，中国科学家提出了重离子碰撞中会产生超子整体极化的预言。通过十余年的努力，2017年的一项重离子碰撞实验则发现了超子的整体极化现象，进一步揭示了夸克胶子等离子体（QGP）是目前实验室中旋转最快的流体。

该研究率先从理论上将这种超子极化效应拓展至超核系统。研究团队发现，重离子碰撞中产生的核子和超子通过自旋相关的并合机制形成超核时，超核的极化度将直接依赖于核子和超子的自旋极化度以及超核波函数的自旋结构。

研究团队进一步计算了3种不同自旋结构的超氚核在发生宇称破坏的弱衰变过程中转变为氦-3核并伴随π介子发射时的角分布。计算结果表明，超氚和反超氚核因内部自旋结构的差异，展现出显著不同的极化效应和衰变模式，这为未来实验，例如位于中国惠州的强流重离子加速器装置（HIAF）上开展相关实验，提供了理论指引。

超氚核的并合产生、自旋极化与两体衰变与两体衰变示意图。图片由研究团队提供

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相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.022301