近代物理所合成新核素鋨-160和鎢-156
近日，中國科學(xué)院近代物理研究所與合作單位的科研人員首次合成了缺中子新核素鋨-160和鎢-156，揭示了中子數(shù)為82的殼效應(yīng)在極端缺中子核素中增強(qiáng)的現(xiàn)象。相關(guān)成果于2月15日以亮點(diǎn)文章編輯推薦(Editors’Suggestion)的形式發(fā)表在《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）上，并被美國物理學(xué)會的Physics雜志在線報(bào)道。
遠(yuǎn)離 穩(wěn)定線的原子核殼結(jié)構(gòu)的演化一直是核物理學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。已有研究表明，在核素圖的豐中子一側(cè)出現(xiàn)了傳統(tǒng)幻數(shù)消失和新幻數(shù)出現(xiàn)的現(xiàn)象，這引起了研究人員的廣泛關(guān)注。在缺中子核區(qū)，新核素合成與 衰變性質(zhì)測量是研究殼結(jié)構(gòu)及其演化的有效途徑之一。
依托蘭州重離子加速器，研究團(tuán)隊(duì)利用充氣反沖核譜儀SHANS，通過熔合蒸發(fā)反應(yīng)合成了鋨-160和鎢-156兩個新核素。研究發(fā)現(xiàn)，鋨-160（中子數(shù)為84）具有 放射性，而鎢-156（中子數(shù)為82）具有 +衰變的放射性。團(tuán)隊(duì)測量了鋨-160的 衰變粒子能量、半衰期及鎢-156的半衰期等性質(zhì)。
通過系統(tǒng)分析新測量數(shù)據(jù)和已有數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)中子數(shù)為84、85的同中子素的 衰變約化寬度從質(zhì)子數(shù)為68到76都呈現(xiàn)規(guī)律的下降趨勢。這表明，隨著原子序數(shù)的增加，中子數(shù)為84、85的同中子素的 粒子預(yù)形成概率變小。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為上述現(xiàn)象是由中子數(shù)為82的殼效應(yīng)增強(qiáng)引起的，該解釋也得到了三種不同原子核質(zhì)量模型的支持。
進(jìn)一步的研究顯示，中子數(shù)為82的中子殼效應(yīng)增強(qiáng)的原因在于不斷逼近可能存在的雙幻核——鉛-164 (質(zhì)子數(shù)為82、中子數(shù)為82)。盡管鉛-164在質(zhì)子滴線外很遠(yuǎn)，但增強(qiáng)的殼效應(yīng)有可能讓它成為一個束縛或者準(zhǔn)束縛的原子核。
該研究首次明確給出了中子數(shù)為82的中子殼在缺中子核素一側(cè)的演化情況，同時(shí)使我國的新核素研究進(jìn)入一個新的核區(qū)。
本工作由近代物理所超重核與核結(jié)構(gòu)研究室聯(lián)合中國科學(xué)院大學(xué)、先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室、山東大學(xué)、中山大學(xué)、廣西師范大學(xué)、中國科學(xué)院理論物理研究所、同濟(jì)大學(xué)的研究人員合作完成。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等多個項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.072502
Physics報(bào)道鏈接：https://physics.aps.org/articles/v17/s22
圖：(a) 偶質(zhì)子和(b)奇質(zhì)子N=84、85同中子素的 衰變約化寬度隨原子序數(shù)的變化情況。(c) 根據(jù)AME2020提取的N=82中子殼隙與三種不同理論模型的比較。（圖源/Physical Review Letters）
圖：新核素鋨-160和鎢-156在核素圖上的位置。（圖/楊華彬）
（超重核與核結(jié)構(gòu)室 供稿）
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