《Nature Communications》刊发北航物理学院孙叶磊副教授研究组与合作者的研究成果:首次在丰中子原子核中揭示普适的三体s波共振态

发布时间: 2026-05-03 / 点击数:

北航新闻网5月3日电(通讯员 王琳)近日,物理学院孙叶磊副教授与合作者在《Nature Communications》上发表了题为《Identification of a universal three-body s-wave resonance in 10He》的论文。该工作在原子核系统中首次识别出普适的三体s波共振态,填补了核物理领域在普适少体现象研究的关键空白,为强关联量子少体系统研究开辟了新路径。

量子少体系统因具备跨越不同物理层次的普适特性,是国际物理学前沿的核心研究方向之一。其中,以著名的Efimov态为代表的普适三体态,因展现出不受具体相互作用细节影响的共性规律,相关成果多次刊载于《自然》《科学》等顶级期刊。此前,这类普适现象的实验观测长期集中在电磁相互作用主导的冷原子体系;而原子核系统作为强相互作用主导的典型场景,其蕴含的普适少体现象却始终未被有效挖掘。

在强相互作用主导的原子核中,中子滴线附近的原子核被认为能为探寻普适少体现象提供绝佳契机。该工作采用不变质量技术,通过11Li(p,2p)反应产生极端丰中子原子核10He,通过对反应末态的8He +n+n三体进行完整的运动学测量,以更高的统计和灵敏度对10He的能谱进行了测量。三体关联分析表明,10He的基态是一种具用普适性的三体s波共振态,其各子系统间(8He-n以及n-n)的相对轨道角动量均为零(s波),如图(一)所示。和两体s波虚态不同(s波虚态没有离心势垒不能以共振峰的形式出现),由于存在普适的长程排斥作用,三体s波共振态得以以共振峰的形式显现。这种普适的长程排斥作用只能在三体以及更多体的系统中产生,其机制和产生Efimov态的长程吸引作用类似。

图(一)10He的三体s波共振态结构

同时,这种新型三体s波共振态与近期原子核少体理论所预言的普适晕态具有相似的性质。这种普适晕态和Efimov态的不同点在于:Efimov态要求三体中的任意两体间至少存在两个s波共振,而普适晕态只要求存在一个s波共振。这一发现打破了冷原子体系在普适少体现象研究领域长期领先的格局,首次在强相互作用主导的原子核系统中实现了普适三体态的突破,且在时间上领先于冷原子体系的相关观测。我们期待,类似的普适性少体现象也能够在奇特强子、凝聚态系统,尤其是冷原子体系等更多少体系统中被观测到。

论文第一作者和通讯作者为北京航空航天大学物理学院孙叶磊副教授,合作单位包括德国达姆施达特工业大学,法国巴黎萨克雷大学,日本理化学研究所,日本东京大学,日本德山大学,日本电气通信大学,西班牙塞维利亚大学等22所大学和研究机构。这项工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费等经费的资助。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-71138-z

(审核:王菲)

编辑:贾爱平