方德清

（教育部核物理與離子束應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代物理研究所 上海 200433）

原子核是物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要層次之一。自然界存在的穩(wěn)定核數(shù)量大概是300 個(gè)，理論預(yù)言可能存在的數(shù)量有8 000~10 000，到目前為止實(shí)驗(yàn)上已發(fā)現(xiàn)3 000 多個(gè)。傳統(tǒng)核物理通過(guò)對(duì)穩(wěn)定核的大量研究建立了比較完整的理論。例如核半徑正比于核子數(shù)（A）的三分之一次方，核子按殼模型算出的能級(jí)軌道由低到高分布。但是隨著實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的不穩(wěn)定核，發(fā)現(xiàn)其性質(zhì)與穩(wěn)定核有很大區(qū)別，出現(xiàn)了很多新現(xiàn)象和新物理［1-4］。例如中子暈、中子皮結(jié)構(gòu)；殼模型預(yù)言的殼結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)離穩(wěn)定線(xiàn)時(shí)會(huì)變化，傳統(tǒng)的幻數(shù)消失并出現(xiàn)新的幻數(shù)；極端豐質(zhì)子核有奇異的放射性模式；以及出現(xiàn)多核子集團(tuán)結(jié)構(gòu)等現(xiàn)象。

中子皮是原子核的中子半徑與質(zhì)子半徑之差。由于質(zhì)子帶電，通過(guò)電子、質(zhì)子散射等多種探測(cè)方法，能夠?qū)|(zhì)子分布半徑進(jìn)行非常精確地測(cè)量。但是，對(duì)于中子的分布半徑，實(shí)驗(yàn)上沒(méi)有很好的測(cè)量方法，目前中子半徑的測(cè)量精度與質(zhì)子半徑相比要差很多［2］。

核物質(zhì)的能量可以用體系的密度與不對(duì)稱(chēng)度表示，這就是核物質(zhì)的狀態(tài)方程（Equation of State，EOS）。EOS 可以展開(kāi)成對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)的和非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)的。對(duì)于對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)的狀態(tài)方程，已經(jīng)有深入和系統(tǒng)的研究，對(duì)其性質(zhì)的了解比較清楚。對(duì)于非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)的狀態(tài)方程，理論上由于不同的核力或相互作用勢(shì)可以得到不同的對(duì)稱(chēng)能與密度依賴(lài)關(guān)系，可以是軟的或硬的，不確定性很大。目前，非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)狀態(tài)方程是核物理的一個(gè)重要研究課題［5-8］。

理論研究發(fā)現(xiàn)，非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)狀態(tài)方程中的一些參數(shù)（如對(duì)稱(chēng)能、對(duì)稱(chēng)能的斜率等）與原子核的中子皮厚度存在非常明確的依賴(lài)關(guān)系。如果中子皮的大小能夠精確測(cè)量，就可以通過(guò)它來(lái)確定或約束對(duì)稱(chēng)能等參數(shù)。另外，中子星主要由中子物質(zhì)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)與非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)狀態(tài)方程存在非常密切的關(guān)系，不同的相互作用勢(shì)或理論會(huì)給出不同的中子星質(zhì)量半徑關(guān)系［9-10］。因此，如果能精確知道原子核的中子皮，也能對(duì)中子星的具體性質(zhì)進(jìn)行約束。

1 中子皮在核反應(yīng)中的效應(yīng)

存在中子皮結(jié)構(gòu)的原子核，其中子的密度分布半徑比質(zhì)子的大，在核反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生與穩(wěn)定核不同的各種效應(yīng)；同時(shí)，與穩(wěn)定原子核相比，其結(jié)構(gòu)特性也會(huì)不一樣。下面通過(guò)核反應(yīng)中的一些物理量或一些核結(jié)構(gòu)特征來(lái)討論中子皮的具體效應(yīng)，主要有中子皮與中子擦去截面、中子皮與輕粒子產(chǎn)額比、中子皮與彈核碎裂反應(yīng)、中子皮與光子的產(chǎn)生、中子皮與集團(tuán)結(jié)構(gòu)、中子皮與核表面大小、中子皮與核溫度的依賴(lài)關(guān)系以及高能重離子碰撞中的中子皮效應(yīng)。

1.1 中子皮與中子擦去截面的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)擦碎模型是一個(gè)比較成功的唯相核反應(yīng)模型，能對(duì)核反應(yīng)截面及彈核碎裂反應(yīng)的產(chǎn)額進(jìn)行計(jì)算。文獻(xiàn)［11-12］基于該模型研究了中子擦去截面與中子皮的依賴(lài)關(guān)系。中子擦去截面是指所有質(zhì)子數(shù)與炮彈相同的碎片產(chǎn)生截面之和。研究發(fā)現(xiàn)中子擦去截面與中子皮厚度存在明顯的正比關(guān)系。用類(lèi)似方法，也可以得到質(zhì)子擦去截面，對(duì)應(yīng)的是指所有中子數(shù)與炮彈相同的碎片產(chǎn)生截面之和。結(jié)果表明，質(zhì)子擦去截面與中子皮成反比，中子皮越厚，質(zhì)子擦去截面越小，如圖1所示［12］。因此，實(shí)驗(yàn)測(cè)量中子擦去截面可以提取炮彈核的中子皮大小。如果把中子/質(zhì)子擦去截面做一個(gè)比值，從實(shí)驗(yàn)的角度能夠消除測(cè)量的系統(tǒng)誤差，提高中子皮的精度。這個(gè)比值與中子皮厚度存在非常好的線(xiàn)性關(guān)系。文獻(xiàn)［13］通過(guò)理論計(jì)算研究了錫同位素的中子皮與中子擦去截面的關(guān)系，也發(fā)現(xiàn)中子擦去截面是敏感于中子皮厚度的物理量，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)約束對(duì)稱(chēng)能等物理量。

圖1 50 A MeV 48Ca+12C反應(yīng)的中子擦去截面、質(zhì)子擦去截面與中子皮厚度的依賴(lài)關(guān)系[12]Fig.1 Dependence between the neutron removal crosssection, proton removal cross-section, and neutron skin thickness for the reactions of 50 A MeV 48Ca+12C[12]

1.2 中子皮與輕粒子產(chǎn)額比的關(guān)系

文獻(xiàn)［14-15］基于同位旋依賴(lài)的量子分子動(dòng)力學(xué)（Isospin dependent Quantum Molecular Dynamics，IQMD）模型研究了中子皮與輕粒子產(chǎn)額比的關(guān)系。通過(guò)研究50Ca 轟擊Be 靶反應(yīng)中出射的中子和質(zhì)子產(chǎn)額比，發(fā)現(xiàn)從中心到周邊反應(yīng)，其與中子皮厚度都呈現(xiàn)正比關(guān)系。特別是在周邊反應(yīng)中，線(xiàn)性依賴(lài)非常明確。因此，實(shí)驗(yàn)上可以通過(guò)測(cè)量質(zhì)子與中子的比值來(lái)提取中子皮厚度。由于實(shí)驗(yàn)測(cè)量中子比較困難，進(jìn)一步研究了更重的帶電粒子，氚（t）和3He，這兩個(gè)核去掉相同的核子后，最后的差別是1 個(gè)中子和質(zhì)子。研究發(fā)現(xiàn)，氚和3He 的產(chǎn)額比與中子-質(zhì)子產(chǎn)額比基本成正比關(guān)系，如圖2所示［15］。將氚和3He產(chǎn)額比再比上中子-質(zhì)子產(chǎn)額比，得到在不同中子皮厚度下基本為一個(gè)常數(shù)。因此，實(shí)驗(yàn)上不管是測(cè)量中子-質(zhì)子比，還是測(cè)氚和3He比，都可以提取中子皮厚度，但氚和3He 都是帶電粒子，更容易測(cè)量，可以得到更高精度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 50 A MeV 50Ca+12C (a)和50 A MeV 68Ni+12C (b)周邊反應(yīng)中的中子/質(zhì)子產(chǎn)額比、氚(t)/3He產(chǎn)額比與中子皮厚度的依賴(lài)關(guān)系[15]Fig.2 Dependence between n/p, t/3He, and neutron skin thickness for the reactions of 50 A MeV 50Ca+12C (a) and 50 A MeV 68Ni+12C (b)[15]

1.3 中子皮在彈核碎裂反應(yīng)中的影響

在核反應(yīng)中，除了產(chǎn)生輕粒子，也會(huì)產(chǎn)生重碎片。對(duì)于彈核碎裂反應(yīng)中的重碎片產(chǎn)生已經(jīng)有很多研究，如同位旋標(biāo)度現(xiàn)象，即兩個(gè)同位旋不同的碰撞系統(tǒng)的同位素產(chǎn)額在對(duì)數(shù)坐標(biāo)下呈線(xiàn)性關(guān)系。同位旋標(biāo)度斜率對(duì)于輕粒子來(lái)說(shuō)是一個(gè)基本不變的常數(shù)，并與對(duì)稱(chēng)能存在正比關(guān)系。因此可以通過(guò)同位旋標(biāo)度參數(shù)提取對(duì)稱(chēng)能。在彈核碎裂反應(yīng)中，除了輕碎片具有同位旋標(biāo)度，重碎片也發(fā)現(xiàn)有類(lèi)似的同位旋標(biāo)度現(xiàn)象。

文獻(xiàn)［16］在IQMD模型中通過(guò)改變炮彈的中子皮大小，研究了中子皮對(duì)彈核碎裂反應(yīng)同位旋標(biāo)度現(xiàn)象的影響，發(fā)現(xiàn)中子皮厚度不一樣，同位旋標(biāo)度參數(shù)會(huì)變化，并且與中子皮厚度存在反關(guān)聯(lián)。這表明可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量碎裂反應(yīng)中重碎片的同位旋標(biāo)度參數(shù)，來(lái)提取出中子皮厚度的大小，并進(jìn)一步通過(guò)得到的中子皮約束核物質(zhì)的狀態(tài)方程及其重要參數(shù)。

文獻(xiàn)［17］也研究了碎裂反應(yīng)中不同的觀測(cè)量，包括中子擦碎截面、電荷改變截面及相互作用截面，發(fā)現(xiàn)這些物理量都與中子皮厚度存在依賴(lài)關(guān)系，表明通過(guò)這些觀察量有可能對(duì)核物質(zhì)狀態(tài)方程以及中子星的性質(zhì)進(jìn)行約束。其中，電荷改變截面與中子皮厚度的依賴(lài)如圖3 所示［17］。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)碎裂反應(yīng)碎片產(chǎn)生截面的信息熵相關(guān)觀測(cè)量與中子皮厚度存在明顯依賴(lài)［18-19］。

圖3 電荷改變截面與中子皮厚度的依賴(lài)關(guān)系[17]Fig.3 Dependence between charge-changing cross-section and neutron skin thickness[17]

1.4 中子皮與光子產(chǎn)生的關(guān)系

文獻(xiàn)［20］基 于IQMD 模 型 計(jì)算 了50Ca+12C與50Ca+40Ca 反應(yīng)產(chǎn)生的直接光子產(chǎn)額比，研究了中子皮厚度對(duì)光子產(chǎn)生的效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)中心碰撞與周邊碰撞的產(chǎn)額比（Rcp）與中子皮厚度存在比較明顯的依賴(lài)關(guān)系，并與入射能量有依賴(lài)，特別是在能量高的時(shí)候，線(xiàn)性關(guān)系會(huì)更好。同時(shí)，中子皮厚度對(duì)Rcp與快度的依賴(lài)關(guān)系有較大的影響。對(duì)于40Ca 靶，差別最大的地方在零快度；對(duì)于12C 靶，類(lèi)靶快度處的差別更大。要通過(guò)光子產(chǎn)額提取中子皮厚度，還需更深入的理論研究。但由于光子與前面研究的一些物理量相比，是一個(gè)更干凈的探針，有可能在實(shí)驗(yàn)上成為較理想的觀測(cè)量。

1.5 中子皮與核結(jié)構(gòu)特性的關(guān)系

文獻(xiàn)［21］研究了從12C到18C中子皮厚度不一樣的碳同位素，發(fā)現(xiàn)中子皮的大小會(huì)影響核內(nèi)形成α集團(tuán)結(jié)構(gòu)的概率，類(lèi)似現(xiàn)象在錫同位素里面也同樣發(fā)現(xiàn)存在。在重核的α衰變中，文獻(xiàn)［22-23］發(fā)現(xiàn)子核的中子皮大小與α衰變壽命存在很明顯的依賴(lài)關(guān)系。中子皮大，會(huì)減弱發(fā)生α 衰變的概率，如圖4所示［22］。

圖4 α衰變半衰期與子核的中子皮厚度依賴(lài)關(guān)系[22]Fig.4 Dependence between the half-lives of α decay and neutron skin thickness of the daughter nucleus[22]

理論研究發(fā)現(xiàn)，中子皮與核表面寬度存在依賴(lài)關(guān)系［24］。研究中通過(guò)改變核勢(shì)，能夠得到原子核不同的密度分布及中子皮厚度。而基于宏觀模型，如液滴模型，密度分布可以用雙參數(shù)費(fèi)米分布來(lái)描述，進(jìn)一步研究可以得出中子皮厚度與中子、質(zhì)子的表面彌散寬度存在關(guān)聯(lián)。因此，通過(guò)微觀理論計(jì)算的密度分布可以得到中子皮，通過(guò)中子皮可以反過(guò)來(lái)確定宏觀模型中的核表面彌散寬度。

文獻(xiàn)［25］利用HF+BCS理論研究了中子皮與核溫度的關(guān)系。通過(guò)研究非零溫的原子核性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)溫度增加時(shí)，質(zhì)子、中子的半徑會(huì)增加。隨著溫度的增高，由于BCS 關(guān)聯(lián)，即兩個(gè)核子的對(duì)關(guān)聯(lián)從超流態(tài)到正常態(tài)轉(zhuǎn)變，發(fā)生相變的轉(zhuǎn)變溫度正比于對(duì)能，大概是對(duì)能的0.6 倍，為0.6~0.7 MeV。研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變溫度以上的中子皮大小會(huì)慢慢增加，但是在轉(zhuǎn)變溫度處反而是小的。

1.6 在高能重離子碰撞中的中子皮效應(yīng)

相對(duì)論重離子碰撞是核物理的一個(gè)重要領(lǐng)域，主要研究高溫高密核物質(zhì)性質(zhì)［26-27］。近年來(lái)，中子皮或形變等原子核結(jié)構(gòu)的效應(yīng)也成為該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)［28］。文獻(xiàn)［29］通過(guò)核子數(shù)相同，但是質(zhì)子和中子數(shù)不一樣的兩個(gè)碰撞系統(tǒng)來(lái)研究高能重離子碰撞中的中子皮效應(yīng)。通過(guò)采用不同的核勢(shì)來(lái)得到不同的中子皮厚度，基于不同理論模型，如AMPT、UrQMD、Hijing等的研究結(jié)果顯示［29］，帶電粒子多重?cái)?shù)產(chǎn)額比與中子皮厚度存在正比關(guān)系，表明通過(guò)高能重離子碰撞也能對(duì)中子皮厚度進(jìn)行研究。

2 中子暈、中子皮結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)探測(cè)方法

2.1 不穩(wěn)定核的產(chǎn)生方法

實(shí)驗(yàn)研究中的不穩(wěn)定核主要通過(guò)放射性束流裝置來(lái)產(chǎn)生［30］。目前世界上產(chǎn)生不穩(wěn)定核的方法主要有兩種：炮彈碎裂法（Projectile Fragmentation，PF）和在線(xiàn)同位素分離法（Isotope Separation On Line，ISOL），示意圖如圖5所示［31］。炮彈碎裂法是利用重離子加速器產(chǎn)生的穩(wěn)定核束打靶發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生各種不同電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)的碎片。這些碎片通過(guò)后面的次級(jí)束流線(xiàn)選擇、傳輸、聚焦到實(shí)驗(yàn)終端。炮彈碎裂法的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生壽命非常短的不穩(wěn)定核，包括很多接近中子、質(zhì)子滴線(xiàn)的次級(jí)束流。次級(jí)束的能量基本上與炮彈的能量接近，當(dāng)需要更低的能量，可以通過(guò)加降能片將能量降低。在線(xiàn)同位素分離法是通過(guò)重離子加速器提供的束流打厚靶，束流能量的大部分甚至是全部損失在靶中。束流與靶反應(yīng)產(chǎn)生各種粒子，然后通過(guò)同位素分離技術(shù)把這些能量很低的碎片進(jìn)行分離和引出。但此時(shí)次級(jí)束能量很低，當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要更高的能量時(shí)，可以通過(guò)二次加速把次級(jí)束的能量提高，再送到實(shí)驗(yàn)終端。在線(xiàn)同位素分離法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生次級(jí)束的流強(qiáng)很高，但壽命很短的核素產(chǎn)生比較困難。這兩種方法各有優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)上可以形成互補(bǔ)的特性。

圖5 放射性核束產(chǎn)生裝置示意圖[31] (a) 炮彈碎裂法(PF)，(b) 在線(xiàn)同位素分離法(ISOL)Fig.5 Schematic of the radioactive nuclear beam production facility[31](a) Method of projectile fragmentation, (b) Isotope seperation on line

2.2 暈結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法

具有暈結(jié)構(gòu)的核在很多方面會(huì)表現(xiàn)出與穩(wěn)定核不一樣的性質(zhì)，其中有兩個(gè)最重要的特征：一個(gè)是半徑比穩(wěn)定核要大很多；另一個(gè)最外層價(jià)核子的動(dòng)量分布寬度，比穩(wěn)定核的要窄很多。在實(shí)驗(yàn)上測(cè)量核半徑有很多方法，特別對(duì)長(zhǎng)壽命原子核的電荷半徑，可以通過(guò)電子散射、質(zhì)子散射、同位素位移等方法測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)上比較常用的方法是通過(guò)核反應(yīng)總截面測(cè)量核物質(zhì)半徑。在高能近似下，核反應(yīng)總截面（σR）可以用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的公式來(lái)表示，即σR=π（Rp+RT）2，基本上正比于炮彈和靶半徑之和的平方，再乘上π。但實(shí)際上核反應(yīng)總截面與能量是有依賴(lài)關(guān)系的，理論上有不同的模型可以比較好地描述核反應(yīng)總截面隨能量的變化，如Glauber模型等。

基于核反應(yīng)總截面公式，由于靶是穩(wěn)定核，其半徑可以認(rèn)為是知道的，如果實(shí)驗(yàn)上測(cè)量了σR就可以根據(jù)該公式或理論模型反推出炮彈的核半徑或密度分布，這就是核半徑的測(cè)量原理。具體實(shí)驗(yàn)測(cè)量中，通常采用透射法［32-33］。當(dāng)束流穿過(guò)靶時(shí)，入射粒子的數(shù)目（N0）與穿過(guò)靶后未反應(yīng)的粒子數(shù)目（N1）與靶的厚度（t）及核反應(yīng)總截面有關(guān)，N1=N0exp（-σRt）。將公式反推一下，就可以得到核反應(yīng)總截面的表達(dá)式σR=-ln（N1/N0）/t。靶厚度是已知的，因此在實(shí)驗(yàn)上只需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)：一個(gè)是入射的粒子數(shù)N0；一個(gè)出射的未反應(yīng)的粒子數(shù)N1。實(shí)驗(yàn)中，在靶前和靶后設(shè)置探測(cè)器測(cè)量這兩個(gè)數(shù)目，就可以得到核反應(yīng)總截面。但在實(shí)際測(cè)量中并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單，因?yàn)槿肷涫鞒伺c靶反應(yīng)，與所有探測(cè)器也會(huì)發(fā)生反應(yīng)。一般通過(guò)增加空靶測(cè)量來(lái)修正入射粒子在探測(cè)器中反應(yīng)而帶來(lái)的誤差。

對(duì)于價(jià)核子動(dòng)量分布與密度的關(guān)系，從量子力學(xué)的波函數(shù)來(lái)看，動(dòng)量分布實(shí)際上與密度分布互為傅里葉變換。坐標(biāo)空間的密度分布比較寬時(shí)，變換到動(dòng)量空間會(huì)變成一個(gè)比較窄的分布。坐標(biāo)空間的分布比較窄時(shí)，變換到動(dòng)量空間會(huì)變成寬的分布。為了實(shí)驗(yàn)上測(cè)量?jī)r(jià)核子的動(dòng)量分布，通常認(rèn)為有暈或奇異結(jié)構(gòu)的原子核由一個(gè)核芯加價(jià)核子構(gòu)成。在炮彈靜止系中，核芯的動(dòng)量與價(jià)核子動(dòng)量大小相等，方向相反。當(dāng)要測(cè)價(jià)核子的動(dòng)量分布時(shí)，只需要測(cè)量核芯的動(dòng)量分布。特別對(duì)于一些豐中子核，由于價(jià)核子是中子，在實(shí)驗(yàn)上很難測(cè)量，通常測(cè)量?jī)r(jià)中子被剝離之后的核芯的動(dòng)量分布。實(shí)驗(yàn)上通常采用飛行時(shí)間法來(lái)測(cè)量動(dòng)量分布，即在飛行距離已知的條件下通過(guò)測(cè)量的飛行時(shí)間來(lái)確定粒子的速度和動(dòng)量［32-33］。

2.3 中子皮結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法

測(cè)核反應(yīng)總截面，得到的實(shí)際上是一個(gè)原子核總的物質(zhì)半徑。要測(cè)量中子皮厚度，需要同時(shí)知道質(zhì)子半徑和中子半徑。在核反應(yīng)截面中，與質(zhì)子半徑直接相關(guān)的是電荷改變截面。通過(guò)實(shí)驗(yàn)同時(shí)測(cè)量核反應(yīng)總截面和電荷改變截面將可以得到核半徑和質(zhì)子半徑，從而確定中子皮的厚度［34］。此外，測(cè)量中子擦去截面、中子與質(zhì)子產(chǎn)額比、氚與3He產(chǎn)額比可能也是可行的方法。前面討論到的與中子皮存在明確依賴(lài)關(guān)系的都可能用來(lái)作為觀測(cè)量，不過(guò)真正要在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行測(cè)量，還需要開(kāi)展更系統(tǒng)的研究，明確每一個(gè)物理量對(duì)中子皮的敏感程度，只有提取的中子皮厚度精度能達(dá)到預(yù)期，才是比較理想的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)量。通過(guò)估算，如中子和質(zhì)子產(chǎn)額比的測(cè)量精度能達(dá)到5%，得到的中子皮厚度的精度能到0.1 fm左右［14］。除了中低能核反應(yīng)中的一些觀測(cè)量，在高能重離子碰撞中，也希望通過(guò)一些探針來(lái)探測(cè)中子皮厚度。目前高能重離子碰撞基本上只能研究一些穩(wěn)定核的中子皮。如果將來(lái)能夠進(jìn)行不穩(wěn)定核的高能碰撞，一些高能核物理中比較好的探針也可以用來(lái)研究中子皮的結(jié)構(gòu)。

除以上探測(cè)中子皮的方法外，目前大家十分關(guān)注的是美國(guó)杰佛遜（Jefferson）實(shí)驗(yàn)室提出來(lái)的電子散射中的宇稱(chēng)破壞實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是基于弱電相互作用的探測(cè)方案，能夠高精度地把中子皮厚度測(cè)量出來(lái)。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是測(cè)量208Pb 的中子皮，另外還有48Ca 的中子皮測(cè)量實(shí)驗(yàn)。208Pb 實(shí)驗(yàn)已經(jīng)做了兩期：第一期得到208Pb的中子皮厚度是0.33+（0.16~0.18） fm［35］；第 二 期 的 結(jié) 果 為（0.283±0.071） fm［36］。通過(guò)最新的208Pb 中子皮數(shù)據(jù)確定核物質(zhì)狀態(tài)方程的參數(shù)，如對(duì)稱(chēng)能斜率參數(shù)（L）和飽和密度處對(duì)稱(chēng)能（J）的值，與以前的大部分重離子碰撞實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果差別很大［37］，這個(gè)分歧的解釋還需更多的實(shí)驗(yàn)及理論研究來(lái)澄清。

3 結(jié)語(yǔ)

相對(duì)于穩(wěn)定核的中子與質(zhì)子分布半徑比較接近而言，中子皮結(jié)構(gòu)是遠(yuǎn)離穩(wěn)定線(xiàn)的豐中子核中普遍存在的一種結(jié)構(gòu)特征，其大小與原子核的單粒子軌道、殼層結(jié)構(gòu)隨同位旋的演化有十分密切的關(guān)系，系統(tǒng)研究中子皮結(jié)構(gòu)對(duì)深入理解核力本質(zhì)具有重要意義。同時(shí)，中子皮結(jié)構(gòu)與同位旋非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)的狀態(tài)方程有密切關(guān)系，中子皮的大小與狀態(tài)方程的很多重要參數(shù)都存在明確依賴(lài)。通過(guò)中子皮可以比較精確地確定或約束對(duì)稱(chēng)能等物理量。同時(shí)非對(duì)稱(chēng)核物質(zhì)的狀態(tài)方程又與中子星等一些核天體的性質(zhì)密切相關(guān)。不同的狀態(tài)方程得到的中子星質(zhì)量-半徑關(guān)系不一樣。因此中子皮不僅在原子核的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)研究中，同時(shí)也在核天體物理研究中是很重要的物理量，是目前核物理的前沿研究熱點(diǎn)之一。

作者貢獻(xiàn)聲明方德清完成文章所有內(nèi)容調(diào)研及寫(xiě)作。