核物質的異常態
正文
原子核內的物質稱核物質（與研究原子核性質的核物質模型不同）。1932年J.查德威克發現中子以後，物理學家一直認為核物質由中子和質子組成。近年來，隨著高能物理實驗的進展，他們發現在核物質中不僅有中子和質子,還會有Λ和∑ 超子（見超核）以及可能存在真實的 π介子和核子共振態（見共振態）等等。這些都屬於核物質的異常形態。π凝聚 核物質的一種可能存在的狀態。 由於核子之間靠介子傳遞相互作用,而在這些介子中，π介子的質量最小,壽命最長，因此,人們自然會想到在核物質中可能存在著π介子自由度。通過對π介子在原子核上散射實驗的分析，發現π介子和核子之間有吸引作用,這種作用的影響隨原子核密度和 π介子動量的增大而增加。也就是說，當核物質密度達到某臨界值時,只要π介子的動量足夠大，它與核子之間的相互作用能量就可以抵消掉它的靜止能量(約為140MeV，即π介子的產生閾),從而在核物質中幾乎不需要任何激發能就可以產生 π介子。這樣，在核物質中π介子便會大量湧現出來,直到它們之間的相互作用阻礙新的 π介子出現為止。由於 π介子是玻色子,這些新產生的 π介子都停留在最低能級上，形成相干態，這種現象稱為π凝聚。最有可能出現π凝聚的地方是中子星，因為在那裡核物質密度遠大於正常核物質密度。天文學中，在討論穩定中子星的最大質量、超導性和冷卻過程時，都要考慮π凝聚。因此可以說中子星是研究π凝聚的“巨型實驗室”。
原子核內的核子共振態 實驗發現,核子-核子相互作用在距離為0.5～1.0fm時強度可高達100MeV量級。而核子共振態的質量，例如 Δ（1236），也正好比核子大100MeV量級。因此，當原子核中的核子彼此接近到這樣小的距離時，便有可能相互激發而轉變成為核子共振態。從1969年開始，物理學家對原子核內是否存在核子共振態進行了研究，主要是對氘、氚、氦等輕核進行了理論計算。以氘核為例，得到的結果是：在氘核基態中混有0.3％～1.0％包含核子共振態Δ（1236）的(ΔΔ)組態和0.5％左右的包含核子共振態N*(1688)的(N*N)組態。雖然混入的核子共振態組態的比率較小，但由於核子共振態（Δ和N*）的壽命相當短，它同核子只能在較短的距離內發生相互作用，因而核子共振態組態的混入對於波函式的高動量成分影響較大。在一些過程中，當動量轉移比較大時，核子共振態組態的影響就會表現出。例如，在氘核光分裂d(γ,p)n實驗中，光子能量大於 60MeV時，氘核波函式的核子共振態組態對反應總截面的計算提供了比較明顯的修正。目前，已開始進行直接檢驗原子核內是否存在核子共振態組態成分的實驗，但由於難以完全消除本底，所以結果的準確性還比較差。
除了以上介紹的幾種核物質異常形態外，理論上還預言了其他的核物質異常態。例如李政道提出在超密度的情況下將出現不平常核態等，但到目前為止，實驗上還沒有發現這種態。
