在中國科學(xué)院近代物理研究所，一項(xiàng)關(guān)于超重核研究的突破性成果近日揭曉。研究團(tuán)隊(duì)攜手多方合作者，利用中國超重元素研究加速器裝置CAFE2，成功合成了迄今為止最缺中子的鏷同位素——鏷-210。

這一重要發(fā)現(xiàn)不僅豐富了原子核物理領(lǐng)域的知識(shí)庫，還為探索原子核的存在極限、揭示潛在的新物理現(xiàn)象，以及深化我們對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)本質(zhì)的理解開辟了新途徑。相關(guān)研究成果已于5月底在《自然-通訊》期刊上發(fā)表。

在極端缺中子的錒系核區(qū)，新核素的合成極具挑戰(zhàn)性。由于這些核素的產(chǎn)生截面極低且壽命極短，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法難以捕捉和測(cè)量。然而，研究團(tuán)隊(duì)?wèi){借精湛的技術(shù)和創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用CAFE2提供的鈣-40束流轟擊镥-175靶，通過復(fù)雜的熔合蒸發(fā)反應(yīng)，在充氣反沖核譜儀SHANS2上成功合成了鏷-210，并精確測(cè)量了其α衰變能量和半衰期。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得的α衰變能譜和母子核α粒子能量的二維符合散點(diǎn)圖，為研究人員提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持。結(jié)合已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步拓展了重核區(qū)質(zhì)子滴線附近核素α衰變性質(zhì)的系統(tǒng)性研究，并對(duì)理論模型進(jìn)行了嚴(yán)格的檢驗(yàn)。基于鏷-210的非禁戒α衰變特性，研究團(tuán)隊(duì)提出了其基態(tài)自旋宇稱為(3?)的假設(shè)，這一結(jié)論得到了大規(guī)模殼模型及粒子數(shù)守恒推轉(zhuǎn)殼模型理論計(jì)算的有力支持。

研究團(tuán)隊(duì)還根據(jù)測(cè)量的質(zhì)子分離能，為鏷-210中不存在托馬斯-埃爾曼效應(yīng)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)鏷同位素性質(zhì)的理解，也為未來相關(guān)領(lǐng)域的研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

此次研究是由近代物理所聯(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)、中國科學(xué)院理論物理研究所、同濟(jì)大學(xué)、蘭州大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、廣西師范大學(xué)以及英國約克大學(xué)的多位研究人員共同完成的。論文的第一作者為近代物理所副研究員張明明，而共同通訊作者則為馬龍研究員和甘再國研究員。