近代物理所理论物理室研究人员对208Pb中子皮厚度以及密度依赖的对称能进行了研究，获得了一些重要结论。
208Pb中子皮厚度在核物理及天体物理中有着重要的应用，它涉及到中子星的结构、冷却、转动周期跃变等。人们采用不同的方法对其进行了大量的测量和研究，如通过奇特原子、矮共振、质子弹性散射、质子非弹性散射、电子偶极极化等。然而这些方法中不确定性和各种模型假设是不可避免的。宇称破缺电子弹性散射(PREX)被认为是一种与模型无关的有效探针，但是测量结果却具有相当大的不确定性。
近代物理所研究人员采用了一种比PREX更为有效的方法，即通过饱和点处核物质对称能J与208Pb对称能系数asym之差J-asym来约束208Pb中子皮厚度，如图所示。图中绿色圆形符号和方形符号分别是我们得到的J-asym和208Pb中子皮厚度，其中J-asym可以通过大量的质量与衰变能实验数据可靠且方便地获得，这正是该方法相比于PREX的主要优势。另一方面，对于208Pb中子皮厚度的约束，若要达到相同的精度，如±0.021 fm，PREX的宇称破缺非对称度APV需要达到至少2%的精度，这是难以实现的，而J-asym的测量精度仅需20%即足够。因此，研究人员采用的方法比PREX更为有效且简单易行。本项研究得到的208Pb中子皮厚度为0.176 ± 0.021 fm。
研究人员首次在核结构理论中提出了“tomoscan”的概念以获取中子皮厚度更为细致的信息。基于此，本研究结果表明：在强子散射实验中，只需要测量r>7.61 ± 0.04 fm处核子密度分布即可，因为r<7.61 ± 0.04 fm的区域对中子皮厚度贡献为零。这不仅大大地简化了在强子散射实验对中子皮厚度的测量，而且能够降低测量的不确定性。人们往往认为核能量密度泛函很好地描述了原子核表面结构，然而，基于“tomoscan”方法，研究人员发现这一认识的合理性有待商榷。实验上测量中子皮厚度的主要误差也来源于表面区域，因此，核表面这一层非常稀薄的物质需要特别关注。此外，“tomoscan”方法可以用于探索其它一些有趣的问题，如奇特核中的晕结构。
研究人员利用得到的J-asym，约束了低密及高密核物质对称能。得到的斜率参数在ρ=0.16fm-3和ρ=0.11fm-3处分别为54±16 MeV 和 48±6 MeV。该结果对于探索与核天体物理相关的问题具有参考价值。例如，可以得到中子星内壳层固态物质相变到外核心的液态物质的临界密度为0.091±0.008 fm−3。另外，本项研究得到的208Pb的对称能系数asym以及与核物质对称能S (ρ)的关系asym = S (ρA)≈ 22.4 MeV对于校准核能量密度泛函将是一个重要的参考。
研究结果在Phys. Rev. C 91, 034315 (2015)发表。
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http://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.91.034315
