近期马余刚院士课题组发展了一套可以描述重离子碰撞中轻核产生的输运方法，该研究以“Kinetic approach of light-nuclei production in intermediate-energy heavy-ion collisions”为题以快讯（Letter）形式发表于核物理权威期刊 Physical Review C [Phys. Rev. C 108, L031601, (2023)]（DOI: 10.1103/PhysRevC.108.L031601）。

中能重离子碰撞中产生的末态粒子不仅包含中子与质子 [统称为核子(N)]，还包含了大量的轻核[氘核(d)、氚核(t)、氦3(h)、α粒子]。探究轻核的产生机制对于人们认识重离子碰撞至关重要。由于轻核的大量产生，其对碰撞过程动力学演化，进而对核子或π介子观测量（目前被认为是重离子碰撞中对核物质状态方程最有效的探针）的影响需要进一步厘清。除此之外，考虑到实验上精确测量中子的困难，轻核观测量或许可以作为更有效的核物质状态方程，尤其是核物质对称能的探针。近些年来，各个实验组，特别是德国的FOPI实验组，对中能重离子碰撞中轻核产额进行了系统测量。然而，理论上对轻核产额的描述、尤其是利用运动学手段的描述，却一直存在困难。目前一般采用的方式是只考虑核子自由度的运动学演化，在演化末期通过核子的相空间分布构建轻核。很显然，这种方式忽视了轻核本身对整个碰撞过程动力学演化的影响。

马余刚院士课题组王睿博士与合作者基于闭路格林函数理论，给出了轻核的输运方程，并发展了一套可以描述重离子碰撞中轻核产生的输运方法。在该方法中，核子的多体关联是轻核形成的关键。通过对多体格林函数做展开，核子的多体关联以多体散射（例如NNN↔Nd、NNt↔Nα、NNNNN↔Nα）形式体现在输运方程的碰撞积分中。通过多体散射的引入，核子自由度以及轻核自由度在重离子碰撞的动力学演化过程中可以相互转化。与此同时，在演化过程中，轻核只有当其周围核介质的平均相空间密度小于给定的截断参数f ^cut时才能形成。由此将通过求解介质中薛定谔方程得出轻核在核介质中结合能变弱，进而无法形成束缚态的特性，即轻核的莫特（Mott）效应，等效地考虑进碰撞积分中。该截断参数f ^cut反映了轻核莫特效应的强弱，f ^cut越大，则莫特效应越弱，轻核更容易在核介质中形成。

基于以上方法，研究人员成功地描述了FOPI合作组对0.25A GeV 至 1.0A GeV入射能量下Au+Au中心碰撞轻核产额的测量（见图1），并且自然地给出了0.4A GeV以下碰撞中α粒子产额增强的原因，即α粒子由于结合更紧密，莫特效应相较于氘核、氚核和氦3更弱，更容易在核介质中形成。该输运方法的计算还表明，轻核在重离子碰撞早期的压缩阶段就已经大量产生，因此其对反应动力学和核子或π介子观测量的影响不容忽略。该研究为将来利用重离子碰撞中轻核观测量研究核物质状态方程，进一步探究高温高密核物质中轻核的介质效应提供了有效的理论工具，在认识重离子碰撞轻核及重碎片产生的过程中迈出了坚实的一步。

图1.输运方法给出的不同入射能量下Au+Au中心碰撞中氘核(d)、氚核(t)、

氦3(h)、α粒子的产额，以及FOPI合作组的实验观测值

该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家SKA计划、广东省基础与应用基础研究基金的支持。