中国北京大学的研究人员成功观察到了难以捉摸的8He02+态，揭示了一种具有两个强相关中子对的新型团簇结构。这一发现提供了对奇异核结构及其对理解中子星的潜在影响的见解。研究结果发表在《物理评论快报》上。

物理学中的传统核模型假设了一个单粒子图像，其中核子、质子和中子在原子核内独立运动，形成明确的壳结构。在核力产生的平均势的控制下，核子填充不同的能级或壳层，从而导致与幻数相关的稳定性增加。

该模型植根于量子力学，成功地解释了核结构和稳定性，但在处理奇异核时遇到了局限性，特别是那些富含中子且不稳定的核。

该研究的第一作者杨在宏教授向Phys.org解释了该团队的动机，“作为一名核物理学家，我们的主要目标之一是了解原子核的结构是什么以及它是如何从复杂的核相互作用中产生的组成核子之间。”

特别令人感兴趣的是富中子核8He中的类凝聚态团簇结构。

“理论上已经在富中子核8He中预测了由一个α加两个双中子簇组成的类凝聚态簇态，但由于这种奇异簇态的产生和识别都很困难，其实验观察仍然难以捉摸。”杨教授说。

所提到的团簇态是指富中子核8He中的特定核构型。

在这种状态下，两个强相关的中子对(称为双中子簇)与一个α簇(四个氦核)结合，形成研究人员所描述的“类凝聚态簇结构”。

“类凝聚态”一词与玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)进行类比，这是一种在极低温度下形成的物质状态。

在BEC中，原子等粒子占据相同的量子态，表现出集体行为。类似地，在8He团簇态的背景下，该术语表明两个双中子团簇和α团簇共同构成了核结构。

双中子簇表示为02+，其中“0”表示自旋宇称(在本例中为自旋0)，“2”表示能态，“+”表示宇称(正)。

为了观察理论状态，研究小组在日本理化学研究所仁科中心进行了核散射实验。这项实验的目的是探测和审查8He内的理论星团状态。

重点是独特的特征，包括难以捉摸的团簇态自旋宇称、异常显着的等标量单极跃迁强度以及强相关中子对的发射。

“结合最先进的理论计算，我们的结果提供了强有力的证据，证明8He02+激发态的四个价中子可以形成两个强相关的中子对(双中子团)，并进一步形成奇异的中子对。该研究的第二作者叶彦林教授解释说：

这一成就不仅验证了理论预测，还强调了实验设计中驾驭核物理的复杂性所需的独创性。

谈到这一点，杨教授说：“我们的发现的一个直接含义是，处于稳定极限的不稳定核可以表现出与传统单粒子或壳模型图像不同的奇异结构，这需要改进核结构理论。”

“此外，虽然原子核本质上是由费米子核子(质子和中子)组成，但我们的结果表明，这种02+态的结构仍然是玻色子的——一种类似BEC的簇态——由两个双中子簇和一个α簇组成”。

中子星和脉冲星

观察到的02+8He态的影响超出了核物理和量子物理。它对于我们理解天体物理现象，特别是中子星的冷却过程和脉冲星的故障具有深远的意义。

杨博士阐明了02+态与中子星之间的潜在联系。观察到的类凝结星团结构与中子星内部中子超流性的出现相一致。这种现象类似于超导体中电子库珀对的凝聚。

“虽然我们无法访问真正的中子星来获取其致密的富含中子的物质，但它的特性可以通过实验室中有限原子核的实验来推断。”

“02+态以其独特的团簇结构为特征，为中子对凝聚态的形成提供了宝贵的见解。重要的是，它可能是富中子系统中中子对宏观凝聚态的前体态，包括中子星，”他解释道。

核物理学和天体物理学之间的这种联系不仅增强了我们对奇异核结构的理解，而且有助于解开宇宙现象的奥秘，揭示原子核的微观世界与中子星和脉冲星的宏观领域之间错综复杂的相互作用。

在展望未来的道路时，研究人员预计将测量扩展到中子滴线(核图上存在的极限)周围的其他富中子核。

“我们特别感兴趣的是类似凝聚态的簇结构如何随着更多的双中子簇而演变。探索纯粹由中子组成的系统，如四中子和己中子，增加了兴趣。”

“这种状态的产生和识别具有挑战性，但全球放射性离子束设施和新探测器系统的建设提供了良好的机会，”叶教授总结道。

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