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科研人員首次在實驗上建立鑭-120的激發(fā)態(tài)結構

  

近日,中國科學院近代物理研究所的科研人員與來自法國、芬蘭、南非和英國等國家的合作者首次成功測量了β緩發(fā)質(zhì)子核鑭-120的激發(fā)態(tài)結構,在質(zhì)子滴線原子核的質(zhì)子中子相互作用和形狀演化的研究中取得重要進展,相關成果于近期發(fā)表在Physics Letters B上。

理論預言,當位于中重質(zhì)量區(qū)的原子核靠近N=Z線時,質(zhì)子-中子相互作用會增強,并對激發(fā)態(tài)的結構產(chǎn)生重要影響。同時,原子核可能伴隨形狀的演化,呈現(xiàn)出“橄欖球”(長橢球),甚至是稀有的“南瓜形”(扁橢球)、“梨形”(八極形變)和“獼猴桃形”(三軸形變)。因此,通過實驗測量奇特核的激發(fā)態(tài)性質(zhì)對于檢驗相關理論模型至關重要。

為了探索極端豐質(zhì)子鑭原子核的結構演化及其背后的物理機制,近代物理所和法國巴黎薩克雷大學的研究人員主導開展了尋找鑭-120激發(fā)態(tài)的實驗。鑭-120是一種稀有的β緩發(fā)質(zhì)子核,于1984年首次發(fā)現(xiàn)。由于熔合蒸發(fā)反應生成鑭-120的截面極小,反應產(chǎn)物十分復雜,因此分離及鑒別鑭-120極其困難。在過去的40年中,實驗物理學家一直未能成功測量到鑭-120的激發(fā)態(tài)。

研究團隊利用芬蘭于韋斯屈萊大學重離子加速器上的質(zhì)量分析譜儀和伽馬探測器陣列,結合多種時間空間關聯(lián)測量技術,首次在實驗上建立了鑭-120的激發(fā)態(tài)能級結構,發(fā)現(xiàn)鑭-120的奇偶能級劈裂符合系統(tǒng)性,但是它的電磁躍遷比顯著不同。結合理論模型,研究團隊發(fā)現(xiàn)鑭-120展現(xiàn)出一種稀有的三軸形變,并且質(zhì)子-中子相互作用在描述質(zhì)子滴線奇奇核的結構中扮演著重要角色。

該研究得到了國家自然科學基金、中法科研伙伴交流計劃項目和中國科學院未來伙伴網(wǎng)絡專項的支持。

1:(a)實驗設置和探測原理(b)鑭-120的能級結構

圖2:鑭-120激發(fā)態(tài)退激及beta緩發(fā)質(zhì)子圖(圖/呂冰鋒)

文章鏈接:?https://doi.org/10.1016/j.physletb.2024.138806



(放射性束物理室 ??供稿)