神奇的夸克世界：已制造出包含一個Xi超子和14個核子的超核！

日本理化學(xué)研究所的核物理學(xué)家計算預(yù)測，將一種被稱為Xi“超子”的奇異粒子，添加到一個有三個核子的氦核中，可能會產(chǎn)生一個暫時穩(wěn)定的原子核。這一結(jié)果將有助于實(shí)驗(yàn)者尋找原子核，并為核物理和中子星的結(jié)構(gòu)提供洞察，其研究成果發(fā)表在《物理評論快報》期刊上。正常原子核由質(zhì)子和中子組成，統(tǒng)稱為核子，每個質(zhì)子和中子依次由三個夸克組成。

夸克有六種類型：向夸克、向夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克。但是質(zhì)子和中子只由上下夸克組成，核物理學(xué)家長期以來一直對包含一個或多個超子的超核感興趣，在超核中，三個夸克中至少有一個是奇夸克。雖然只有少數(shù)幾個超核在核物理設(shè)施中被創(chuàng)造出來，但它們?yōu)榱私庠雍说膴W秘提供了一個寶貴的新窗口。理研西田加速器科學(xué)中心（RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science）

和理研跨學(xué)科理論與數(shù)學(xué)科學(xué)項目（RIKEN跨學(xué)科理論與數(shù)學(xué)科學(xué)項目）的Takumi Doi說：標(biāo)準(zhǔn)核是由它們包含多少質(zhì)子和中子來定義的，僅此而已，而且基本上是二維的，超子通過奇夸克的數(shù)量為我們提供了一個額外維度，這使研究人員能夠更深入地了解原子核，比如使原子核穩(wěn)定的相互作用。大多數(shù)研究都集中在只包含一個奇夸克的超子上，但具有兩個奇夸克的超子，即所謂的Xi超子，也是可能的。

圖示：對包含三個正常核子（有上夸克和下夸克）和一個Xi超子（右下角的金紅色球）的束縛核印象概念圖，其中包含兩個奇夸克，理研核物理學(xué)家的計算預(yù)測，這個奇異的原子核將是穩(wěn)定的。

到目前為止，已經(jīng)制造了一個包含一個Xi超子和14個核子的超核，研究人員還預(yù)測可能存在含有Xi超子的較輕超核。并在日本理化學(xué)研究所（RIKEN）的K超級計算機(jī)上對Xi超子和核子之間的相互作用進(jìn)行了計算，以找出答案。研究結(jié)果預(yù)測，由三個正常核子和一個Xi超子組成的超核應(yīng)該足夠穩(wěn)定，可以在實(shí)驗(yàn)中制造出來。根據(jù)他計算，這是含有Xi超子的最輕超核。結(jié)果令人驚訝，因?yàn)樗鼈兣c使用近似值獲得的結(jié)果有很大不同。

研究預(yù)測，當(dāng)Xi超子和核子處于特定狀態(tài)時，這種相互作用是有“吸引力”的，而一種近似的方法估計，相應(yīng)的勢將是排斥的，所以這些結(jié)果大相徑庭。這些結(jié)果不僅將為實(shí)驗(yàn)者提供一個可以瞄準(zhǔn)的目標(biāo)，還將為中子星的研究提供信息。中子星是大型恒星在自身引力作用下坍塌并經(jīng)歷超新星爆炸的極其致密殘骸，中子星內(nèi)部可能提供了含有Xi超子的超核存在條件。

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博科園｜研究/來自：日本理化學(xué)研究所

參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.092501

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