近日，STAR国际合作组在国际权威杂志《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 136, 242303 (2026))发表了最新研究成果“RHIC能区氘核和Λ超子关联的首次测量”（First Observation of Deuteron-Λ Correlations at RHIC）。该工作基于美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机RHIC上的STAR实验，在质心系能量为3.0 GeV的金核金核对撞中，首次测量了氘核（d）与Λ超子之间的动量关联函数，并精确提取了氘核和超子之间相互作用参数。该研究为理解超子-核子相互作用、中子星内部结构、以及约束超氚核的超子束缚能提供了新的实验方法。
中国科学院大学核科学与技术学院的纪媛婧副教授和米柯博士后是该成果的主要贡献者，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（许怒、罗晓峰、姜夏蕾）、清华大学(秦智、肖志刚)的主要贡献作者一起合作完成了此项研究工作。
图1：超氚核示意图，它由一个质子，一个中子和一个Λ超子构成；
图2：通过提取的散射长度和有效力程，计算得到的 超氚核中Λ分离能与现有实验测量值进行比较。
超子是含有奇异夸克的重子，理解超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，在低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Λ超子与一个氘核构成的弱束缚奇异核，其Λ分离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Λ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，覆盖从7.7 GeV低至3 GeV的更低碰撞能量区域。此外，我校参与的俄罗斯NICA的MPD实验以及正在申请加入的、中国低温高密核物质测量谱仪(CEE)实验即将投入运行，这些实验将进一步拓展高重子数密度区域的研究。
中国科学院大学核科学与技术学院高能核物理研究团队将继续依托国内外大科学装置，在高重子密度区探索QCD相图、研究核物质状态方程、寻找相变临界点等领域开展高水平研究。
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
