團(tuán)簇現(xiàn)象廣泛存在于各種物理領(lǐng)域，比如從星系結(jié)構(gòu)至納米層次，并且理論預(yù)言在費(fèi)米尺度（1 fm = 10-15m）的亞原子領(lǐng)域存在由中子-質(zhì)子構(gòu)成的alpha團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及核分子態(tài)。最新的核理論預(yù)言團(tuán)簇結(jié)構(gòu)不僅存在于輕核激發(fā)態(tài)及遠(yuǎn)離β穩(wěn)定線核中，甚至在輕核基態(tài)中也有團(tuán)簇結(jié)構(gòu)存在，比如12C基態(tài)附近可能存在三角形的3α奇異結(jié)構(gòu)，16O基態(tài)可能是α團(tuán)簇構(gòu)組成的正四面體結(jié)構(gòu)。輕核的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)對原子核中的玻色-愛因斯坦凝聚、低密度核物質(zhì)狀態(tài)方程及核天體物理中元素合成過程具有重要影響。但是由于缺乏有效的實(shí)驗(yàn)觀測手段，目前從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)原子核中的α團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及研究核中團(tuán)簇的集體動力學(xué)行為還相當(dāng)困難，因此亟須提出有關(guān)α團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的新的有效實(shí)驗(yàn)探針。

　　最近，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所馬余剛課題組提出了輕核α團(tuán)簇構(gòu)型的新探針，相關(guān)工作發(fā)表在《物理評論快報》(Phys. Rev. Lett. 113, 032506 (2014) )上。該工作中，博士研究生何萬兵在馬余剛研究員與曹喜光博士指導(dǎo)下，與蔡翔舟、張國強(qiáng)合作，在擴(kuò)展版的量子分子動力學(xué)框架下開展了對輕核α團(tuán)簇的集體動力學(xué)研究，提出了提取輕核α團(tuán)簇構(gòu)型的新觀測量——巨偶極共振（GDR）特征γ譜。

　　所謂巨偶極共振指的是由于原子核質(zhì)子質(zhì)心與中子質(zhì)心分離導(dǎo)致的準(zhǔn)周期集體運(yùn)動，由于韌致輻射發(fā)射高能γ射線。通過對具有α團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的 8Be，12C及16O GDR的計算，發(fā)現(xiàn)由于α團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的存在，這些核的GDR譜劈裂成幾個顯著的峰。不同的α團(tuán)簇結(jié)構(gòu)對應(yīng)各自相應(yīng)的特征譜，這些GDR譜中峰的個數(shù)及中心能量可以利用α團(tuán)簇構(gòu)型的幾何及動力學(xué)對稱性給出很好的解釋。30 MeV左右的GDR峰是α團(tuán)簇的特征峰，可以用來診斷核中是否有α團(tuán)簇自由度出現(xiàn)，而較低能量的峰可以用來區(qū)分不同的α構(gòu)型。另外，12C和16O GDR譜中分別含有8Be和12C GDR譜的子結(jié)構(gòu)，這種子結(jié)構(gòu)的存在可以更準(zhǔn)確地區(qū)分12C和16O的不同團(tuán)簇構(gòu)型。因此，GDR可以作為輕核團(tuán)簇構(gòu)型強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)探針，它對團(tuán)簇物理的發(fā)展具有重要的推動作用。

　　利用此項(xiàng)工作提出的實(shí)驗(yàn)探針，可以在上海光源上未來建成的激光-電子γ源終端（SLEGS）以及美國Duke大學(xué)及Triangle大學(xué)的高強(qiáng)度伽馬源（HIγS）終端開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，提取12C和16O等核基態(tài)及激發(fā)態(tài)的α團(tuán)簇構(gòu)型。

　　該項(xiàng)研究得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計劃(“973”計劃)、國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)基金及青年基金等共同資助。

8Be, 12C及16O不同團(tuán)簇結(jié)構(gòu)對應(yīng)的巨偶極共振的γ譜