物理学院孟杰教授课题组与合作者预言由六个粲夸克组成的双重子系统在强相互作用下存在束缚态
2024/04/28
390北京大学物理学院技术物理系、核物理与核技术国家重点实验室孟杰教授课题组与日本理化学研究所初田哲男教授、京都大学青木慎也教授等合作，基于格点量子色动力学，提取重子-重子相互作用，预言了由六个粲夸克组成的双重子系统在强相互作用下存在束缚态；2021年8月11日，相关研究成果以“基于格点QCD的具有最高粲数的双重子位于幺正区”（Dibaryon with highest charm number near unitarity from lattice QCD）为题，发表于《物理评论快报》【Physical Review Letters, 127, 072003 (2021)】。
物质结构及其属性是基本的科学问题。原子核作为由质子和中子组成的有限量子多体系统，是物质结构的一个基本层次。
北京大学物理学院技术物理系、核物理与核技术国家重点实验室孟杰教授课题组长期从事原子核理论研究，在原子核结构的相对论描述等方面取得一系列重要成果，曾获高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）一等奖等。日本理化学研究所初田哲男（Tetsuo Hatsuda）教授课题组在基于格点量子色动力学（quantum chromodynamics,QCD）研究强子-强子相互作用方面有很高的国际声誉。自2018年起，双方在中国科技部与日本理化学研究所共同资助下展开联合研究，致力于从格点QCD出发，探索相对论形式的重子-重子相互作用，进而实现原子核性质的相对论第一性原理描述。
近年来，物理学家通过基于格点QCD的第一性原理计算，预言了由轻夸克组成的双重子系统（如pΩ和ΩΩ等）。那么，更重的粲夸克能否组成双重子系统这一科学界普遍关心的问题亟需得到解答。中日联合研究团队基于格点QCD，利用大规模并行计算和数值模拟，提取了由六个粲夸克组成的双重子系统的中心势，给出系统的结合能、半径和散射相移等物理量；结果表明，该系统在强相互作用下存在束缚态，且在考虑库仑相互作用后位于幺正极限附近。
六个粲夸克组成的双重子系统的中心势
北京大学物理学院2018级博士研究生吕岩和2016级博士研究生童辉为共同第一作者，其他作者包括孟杰，日本理化学研究所Takuya Sugiura博士、Takumi Doi 研究员、初田哲男教授、Takaya Miyamoto博士和京都大学汤川理论物理研究所青木慎也（Sinya Aoki）教授。
上述研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等支持。
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