科技日报记者 颉满斌
近日，记者从兰州大学获悉，该校核科学与技术学院牛一斐教授团队联合西安交通大学栗建兴教授团队，提出基于电子探针调控原子核巨多极共振的创新方案，为核物理领域长期存在的“如何测量具有更高多极性同位旋矢量巨共振”难题提供了新的解决方案。相关成果发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。
“原子核巨共振由核内核子集体运动所引起，其不仅在核结构研究中具有基础性作用，而且可以作为约束核状态方程的手段，对理解超新星爆炸和中子星结构等一系列天体物理过程至关重要。”团队负责人介绍，电子散射是目前测量具有更高多极性的同位旋矢量巨共振的主要实验手段，但由于实验探针的多极选择性不足以及数据提取的模型依赖性过强，其获得的跃迁强度和共振宽度等关键参数的不确定度较大。对此，团队基于准粒子无规相位近似模型，将电子的轨道角动量引入传统理论框架中，发展了角动量分辨的非弹性散射理论。
研究发现，无论平面波还是涡旋电子激发巨共振，散射电子的角动量状态均与原子核磁量子数相关联，通过精确测量散射电子态，可实现多极共振跃迁强度的模型无关提取。此外，平面波电子激发巨共振可有效产生具有轨道角动量的涡旋电子；而涡旋电子激发巨共振的微分散射截面与碰撞参数的依赖关系，为探测相对论高能涡旋电子的角动量提供了新方法。
该研究成果揭示了轨道角动量在调控核跃迁中的关键作用，为核结构的理解开辟了新的视角，也为高能涡旋电子的产生和探测提供了新的可能性。
