三体核系统是现代核物理学许多方面的关键，例如理解高密度核物质的状态方程和中子星核心的组成。特别是，来自氘核（束缚质子中子对）和强子的散射数据为约束核相互作用的参数提供了重要成分。物理学家与爱丽丝合作表明这种三体核反应可以通过欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）动量空间中的强子-氘核相关性进行研究。
欧洲核子研究中心大型强子对撞机质子-质子碰撞中产生的质子-氘核系统中强相互作用的图示。图片来源：ALICE / CERN。
基本力通常被描述为两个物体之间的相互作用。将其扩展到更复杂的系统并不总是微不足道的。
强相互作用三强子系统的描述是理解现代核物理中许多现象的关键，例如原子核结构、高密度核物质的性质和中子星核心的组成。
LHC 中的质子-质子碰撞产生大量粒子，这些粒子的发射距离非常近，距离约为 10-15米（飞米）。
在向各个方向喷射之前探索它们是否以任何方式相互影响是很有趣的。
如果两个粒子产生时彼此靠近并且具有相似的动量和方向，则该粒子对可以进行量子统计，库仑力并且互动性强。
如果其中一个是氘核，那么具有氘核和另一个强子（例如质子或卡介子）的系统实际上是三体系统。
因此，测量氘核与介子或质子之间的相关性有望揭示三体系统的相互作用。
ALICE 合作组织利用其出色的粒子识别能力来研究质心能量为 13 TeV 的高多重质子-质子碰撞中的这些相关性。
结果是一个相关函数，用于衡量找到两个具有特定相对动量的粒子的概率与它们的动量完全独立或不相关时的预期结果有何不同。
在没有相关性的情况下，函数的值是统一的。
高于 1 的值表示吸引相互作用，而低于 1 的值表示排斥相互作用。
对于较低的相对横向动量，卡介子-氘核和质子-氘核系统的相关函数都低于统一，表明总体上存在排斥相互作用。
kaon-氘核相关性分析表明，氘核和质子或kaon产生的相对距离非常小，约为2fm。
介子-氘核相关性可以通过有效的二体模型得到很好的描述，该模型结合了介子与氘核之间的库仑相互作用和强相互作用。
相比之下，同样有效的二体方法无法描述质子-氘核的相关性，因此需要进行完整的三体计算来解释氘核的结构。
使用解释二体和三体强相互作用的理论计算实现了出色的数据描述。
这证明了相关函数对三核子系统的短程动力学的敏感性。
短距离相关测量构成了大型强子对撞机研究三体系统的创新方法，并有可能将此类研究扩展到其他强子。
物理学家说：“我们的结果建立了一种新的实验方法来精确研究三体核系统的动力学和力。”
“事实上，鉴于大型强子对撞机的核碰撞中产生了大量的奇异粒子和魅力粒子，所提出的方法为直接研究奇异和魅力系统中的三体力奠定了基础。”
他们的纸发表在杂志上物理评论X。
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S·阿查里亚等人。 （爱丽丝合作）。 2024.在大型强子对撞机上探索三体系统的强相互作用。物理。修订版 X14（3）：031051； doi: 10.1103/PhysRevX.14.031051
