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，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
中国科学院上海高等研究院(以下简称“上海高研院”)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，同时，团队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。
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Baldin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介子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 。论文的第一作者为上海高研院郝子锐助理研究员，通讯作者为上海高研院范功涛研究员，复旦大学/华东师范大学马余刚院士。
本研究得到国家重点研发计划(2023YFA1606901，2022YFA1602400)及自然科学基金项目(12388102, 12275338, 12547102)的资助。
