京都大學研究生院理學研究科的助教後神利志和研究生鈴木一輝、東北大學研究生院理學研究科的中村哲教授和研究生板橋浩介，以及美國漢普頓大學的L·Tan教授和博士研究員B·Pandy等人組成的國際聯合研究團隊，在美國傑斐遜研究所（JLab）實施了尋找不帶電的純中性原子核Λ粒子-中介子-中介子（Λnn）三階層的實驗，並且全球首次確定了反應機率的上限值。
圖：研究概要圖。向氚靶注入高強度電子束，探索Λnn超核。（供圖：京都大學、東北大學）
研究表明，雖然不存在零電荷原子核，但可能存在含擁有「奇異數」的Λ粒子的零電荷超核Λnn。研究團隊此次在JLab實施了透過向難以處理的放射性物質氚靶中注入高強度電子束並將質子轉化爲Λ粒子來探索Λnn超核的實驗，首次確定了反應機率的上限值。
研究團隊此前透過用入射電子將原子核中的質子轉化爲Λ，並將Λ嵌入原子核中的超核電磁生成光譜法推進了實驗，成功地對一些含Λ的原子核進行了精確測量。由於是將原子核中的質子轉化爲Λ的反應，需要使用極難處理的放射性物質氚靶。
對此，研究團隊使用高純度氚氣靶（95％以上的純度，0.1克）於2018年10～11月實施了實驗。此次使用的氚靶具有40TBq（每秒發射40萬億次輻射）的高放射性。數據分析未應答具有統計顯著性的Λnn原子核訊號，但透過詳細分析獲得的能量分布（光譜），確定了基於電磁生成的Λnn原子核的反應機率（反應截面積）上限值。Λnn的生成機率與重粒子間的相輔作用有關係，因此透過比較實驗結果與理論計算，有望應答是否存在Λnn束縛態，以及對Λ-核子相輔作用施加新的侷限。
中村教授表示：「超核精密測量對了解宇宙中密度最大的物體中子星内部深處的情況也非常重要。今後將在JLab開展進一步提高靈敏度的新一代實驗，同時還提出了在日本的高強度質子加速器設施J-PARC中擴大實驗大廳，實施最高解析度實驗的方案。」
【詞注】
反應機率（反應截面積）：以面積爲單位表示特定原子核反應的發生機率的物理量。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
