原子核的电磁极化率是探索核力本质、理解核子间强相互作用的核心可观测量之一。在诸多原子核中，仅由一个质子和一个中子构成的氘核（D），作为最简单的二体束缚核系统，其电偶极极化率的精确测定，不仅能揭示氘核内部电荷分布对外电场的响应规律，更是严格检验核子-核子（N-N）相互作用势模型的“试金石”。此前，通常采用弹性散射方法或光致裂解截面结合Baldin求和规则方法，对氘核电偶极极化率进行测量。然而，前者的测量结果相较理论预期显著偏高，后者又因缺乏截面数据无法给出确定性结果，这成为长期困扰本领域的一大难题。为了解决这一难题，获得可靠、无需数据外推的氘核电极化率，亟需开展宽能量区间、高能量扫描密度、低系统误差的D(γ,n)p截面测量实验。
图1. SLEGS光束线站3D图
前期，中国科学院上海高等研究院、中国科学院上海应用物理所、复旦大学团队等SLEGS（Shanghai Laser Electron Gamma Source）团队依托我国光子大科学设施——上海光源，发展了基于逆康普顿散射的伽马束流装置研究，在国际上首次建成了基于斜入射（slant Compton scattering）模式的能量可调的伽马束流装置—激光伽马线站（SLEGS：Shanghai Laser Electron Gamma Source）。，同时，团队还自主研制了平坦效率中子探测系统（Flat Efficiency Detector，FED），为精确测量氘核的电极化率提供了关键的支撑与技术保障。
图2 本实验测量的D(γ, n)p光致裂解截面。
光核物理联合实验室马余刚院士与SLEGS团队SLEGS研究团队针对氘核电极化率长期存在的争议，基于FED完成了2.33–19.65 MeV能区D(γ, n)p截面的首次系统测量，首次利用巴尔丁求和规则从实验数据中提取出电与磁偶极极化率之和：𝛼𝐸+𝛽𝑀 = 0.719 ± 0.009stat ± 0.014algo ± 0.023syst fm³。结合无π有效场论计算的磁极化率，得到新的电极化率𝛼𝐸= 0.637 ± 0.025 fm³，与理论预言高度吻合，解决了此前弹性散射实验与理论间的分歧，为核相互作用模型提供了高精度基准。该工作也为基于SLEGS系统精确测量其他核的电磁极化率开辟了新的技术路径。本工作也是上海光源科学中心与复旦大学现代物理研究所共建的“光核物理联合实验室”产生的重要成果之一。
图3 本工作测得的D电极化率及与理论结果的比较。
相关工作以“Precision extraction of the deuteron electric polarizability via the Baldin sum rule1 with full low-energy coverage”为题发表于Physical Review Letters 136, 212502 (2026)。论文的第一作者为上海高等研究院郝子锐助理研究员，通讯作者为上海高等研究院范功涛研究员，复旦大学/华东师范大学马余刚院士。
本工作研究得到国家重点研发计划（2023YFA1606901）及国家自然科学基金-理论物理专款上海核物理中心项目的资助。
论文链接：DOI: https://doi.org/10.1103/xmmq-gnvq
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