科研人員首次在實(shí)驗(yàn)上建立鑭-120的激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的科研人員與來(lái)自法國(guó)、芬蘭、南非和英國(guó)等國(guó)家的合作者首次成功測(cè)量了β緩發(fā)質(zhì)子核鑭-120的激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)，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(jìn)展，相關(guān)成果于近期發(fā)表在Physics Letters B上。
理論預(yù)言，當(dāng)位于中重質(zhì)量區(qū)的原子核靠近N=Z線時(shí)，質(zhì)子-中子相互作用會(huì)增強(qiáng)，并對(duì)激發(fā)態(tài)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。同時(shí)，原子核可能伴隨形狀的演化，呈現(xiàn)出“橄欖球”（長(zhǎng)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(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量奇特核的激發(fā)態(tài)性質(zhì)對(duì)于檢驗(yàn)相關(guān)理論模型至關(guān)重要。
為了探索極端豐質(zhì)子鑭原子核的結(jié)構(gòu)演化及其背后的物理機(jī)制，近代物理所和法國(guó)巴黎薩克雷大學(xué)的研究人員主導(dǎo)開(kāi)展了尋找鑭-120激發(fā)態(tài)的實(shí)驗(yàn)。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(yīng)生成鑭-120的截面極小，反應(yīng)產(chǎn)物十分復(fù)雜，因此分離及鑒別鑭-120極其困難。在過(guò)去的40年中，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家一直未能成功測(cè)量到鑭-120的激發(fā)態(tài)。
研究團(tuán)隊(duì)利用芬蘭于韋斯屈萊大學(xué)重離子加速器上的質(zhì)量分析譜儀和伽馬探測(cè)器陣列，結(jié)合多種時(shí)間空間關(guān)聯(lián)測(cè)量技術(shù)，首次在實(shí)驗(yàn)上建立了鑭-120的激發(fā)態(tài)能級(jí)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)鑭-120的奇偶能級(jí)劈裂符合系統(tǒng)性，但是它的電磁躍遷比顯著不同。結(jié)合理論模型，研究團(tuán)隊(duì)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(jié)構(gòu)中扮演著重要角色。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中法科研伙伴交流計(jì)劃項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院未來(lái)伙伴網(wǎng)絡(luò)專項(xiàng)的支持。
圖1：（a）實(shí)驗(yàn)設(shè)置和探測(cè)原理（b）鑭-120的能級(jí)結(jié)構(gòu)
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
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