西安交大与兰州大学合作，在核物理研究领域取得突破性进展！研究团队针对电子激发核巨共振的角动量转移难题，提出了一种基于电子探针调控原子核巨多极共振的新方法，为传统核结构研究提供了全新视角。
原子核巨共振是核内核子集体运动的结果，在核结构研究和约束核状态方程方面至关重要，对理解超新星爆炸和中子星结构等天体物理过程也意义重大。然而，目前实验上缺乏有效探针来激发更高多极性的同位旋矢量巨共振，且现有电子散射实验结果存在较大不一致性，传统理论也未能充分解决角动量守恒问题。
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图：平面波电子（a）和涡旋电子（b）激发原子核的示意图。该图展示了不同电子激发方式下角动量转移的机制。
为此，研究团队基于准粒子无规相位近似模型，发展了一种全新的角动量分辨非弹性散射理论，将电子的轨道角动量纳入其中。研究发现，平面波电子激发的巨共振可有效产生具有轨道角动量±1的涡旋电子。通过分析散射电子的波函数演变和选择定则，研究人员发现可以利用涡旋电子，以模型无关的方式提取巨四极共振的跃迁强度，并提出了一种探测相对论高能涡旋电子角动量的方案。
这项研究揭示了轨道角动量在调控核跃迁中的关键作用，为核结构研究开辟了新的方向，也为高能涡旋电子的产生和探测提供了新的可能性。
该成果已于2025年2月4日在线发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，题为“Angular Momentum Resolved Inelastic Electron Scattering for Nuclear Giant Resonances”。西安交通大学博士研究生卢知为和兰州大学博士研究生郭亮为共同第一作者，牛一斐教授和栗建兴教授为共同通讯作者。南开大学吴远彬教授和西北核技术研究所翁秀峰研究员也参与了该研究。 该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划等多个项目的资助。
