强磁场与轨道角动量相互作用的新现象：Hadronic Paschen-Back效应

"Hadronic Paschen-Back效应是一个在强磁场环境中，类似原子物理学中的Paschen-Back效应的新发现。这个现象发生在强磁场与粒子（如重离子）的有限轨道角动量相互作用时，导致波函数发生显著变形。这种变形可能会引起各向异性衰减，这为在高能重离子碰撞实验中测量磁场强度提供了一种潜在的可能性，而这种测量在实验上尚未实现。文章详细探讨了这种效应，并提出其在物理研究中的应用潜力。" 在物理学中，Paschen-Back效应通常被用来描述在强磁场下原子能级结构的变化，其中磁场对电子轨道角动量的影响比Zeeman效应更为显著。传统的Zeeman效应是在弱磁场下，磁场导致原子能级分裂的现象。然而，当磁场足够强时，Paschen-Back效应使得轨道角动量和磁量子数不再直接关联，导致能级重新排列。 在这个hadronic Paschen-Back效应的研究中，研究人员关注的是强磁场如何影响强子（如质子和中子）的行为。在高能重离子碰撞实验，如大型强子对撞机(LHC)中的实验，可以创造出极端的磁场条件。这些磁场强度远超地球磁场，可能达到数十亿特斯拉。在这种环境下，强子的波函数会受到显著影响，形成非均匀分布，即所谓的“变形”。 这种波函数的变形会带来一个新的物理现象——各向异性衰变。这意味着强子在不同方向上的衰变速率可能不同，这为实验测量提供了新的窗口。通过分析这种衰变模式的差异，科学家可以间接地探测到磁场的强度，这对于理解极端条件下的物理过程至关重要，特别是在探索夸克-胶子等离子体(QGP)或理解宇宙早期状态等领域。 文章的作者来自东京工业大学、日本原子能机构的先进科学研究中心以及高能加速器研究组织的理论中心，他们在核物理和粒子物理领域具有深厚的专业知识。文章经过多次修订，最终于2018年10月发表在《Physics Letters B》上，编辑为J.-P. Blaizot。这项研究不仅丰富了我们对强磁场物理的理解，也为未来的实验设计和技术发展开辟了新的道路。