台湾理物理研究所的核化学学家估算预测,将一种被称为Xi“超子”的奇特粒子,添加到一个有三个核子的氦核中,可能会形成一个暂时稳定的原子核。这一结果将有助于实验者找寻原子核,并为核化学和中子星的结构提供洞察,其研究成果发表在《物理评论快报》期刊上。正常原子核由质子和中子组成,也称为核子,每位质子和中子依次由三个夸克组成。
夸克有六种类型:向夸克、向夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。并且质子和中子只由上下夸克组成,核化学学家常年以来始终对包含一个或多个超子的超核感兴趣,在超核中,三个夸克中起码有一个是奇夸克。似乎只有少数几个超核在核化学设施中被创造下来日本核物理学家,但它们为了解原子核的奥秘提供了一个宝贵的新窗口。理研西田加速器科学中心(RIKENfor-Based)
和理研跨学科理论与物理科学项目(RIKEN跨学科理论与物理科学项目)的Doi说:标准核是由它们包含多少质子和中子来定义的,仅此而已,但是基本上是二维的,超子通过奇夸克的数目为我们提供了一个额外维度,这使研究人员才能更深入地了解原子核,例如使原子核稳定的互相作用。大多数研究都集中在只包含一个奇夸克的超子上,但具有两个奇夸克的超子,即所谓的Xi超子,也是可能的。
图示:对包含三个正常核子(有上夸克和下夸克)和一个Xi超子(右下角的金黄色球)的禁锢核印象概念图,其中包含两个奇夸克,理研核化学学家的估算预测,这个奇特的原子核将是稳定的。
到目前为止,早已制造了一个包含一个Xi超子和14个核子的超核日本核物理学家,研究人员还预测可能存在富含Xi超子的较轻超核。并在美国理物理研究所(RIKEN)的K超级计算机上对Xi超子和核子之间的互相作用进行了估算,以找出答案。研究结果预测,由三个正常核子和一个Xi超子组成的超核应当足够稳定,可以在实验中制造下来。按照他估算,这是富含Xi超子的最轻超核。结果令人惊叹,由于它们与使用近似值获得的结果有很大不同。
研究预测,当Xi超子和核子处于特定状态时,这些互相作用是有“吸引力”的,而一种近似的方式恐怕,相应的势将是抵触的,所以这种结果大相径庭。这种结果除了将为实验者提供一个可以瞄准的目标,还将为中子星的研究提供信息。中子星是小型星体在自身引力作用下倒塌并经历超新星爆燃的非常致密残片,中子星内部可能提供了富含Xi超子的超核存在条件。
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博科园|研究/来自:台湾理物理研究所