科研進(jìn)展
近代物理所合成新核素锫-235與镅-231
近日，中國科學(xué)院近代物理研究所、重離子科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室超重核研究團(tuán)隊(duì)與合作者利用蘭州重離子加速器國家實(shí)驗(yàn)室加速器裝置，首次成功合成了新核素锫-235及其阿爾法衰變子核镅-231。該研究為理解重核區(qū)原子核的核結(jié)構(gòu)、衰變特性等提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)，進(jìn)一步拓展了核素的認(rèn)知版圖。相關(guān)成果發(fā)表于《Physics Letters B》。
合成與研究新核素是原子核物理的前沿?zé)狳c(diǎn)，對(duì)探索原子核存在極限、檢驗(yàn)核質(zhì)量模型、揭示新衰變模式具有重要意義。在質(zhì)子數(shù)為95至97的缺中子錒系核區(qū)，由于原子核的裂變位壘較低，產(chǎn)生截面僅為皮巴量級(jí)，且存在多種衰變模式相互競爭的特點(diǎn)，合成和鑒別該核區(qū)新核素面臨著一系列實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)。
研究團(tuán)隊(duì)利用中國超重元素研究專用加速器（CAFE2）提供的極高流強(qiáng)的氬-40束流轟擊金-197靶，通過熔合蒸發(fā)反應(yīng)，在充氣反沖核譜儀（SHANS2）上首次合成了锫-235與镅-231。基于單原子核靈敏的探測鑒別技術(shù)，團(tuán)隊(duì)觀測到三條具有能量-位置-時(shí)間關(guān)聯(lián)的阿爾法衰變鏈（如圖所示），首次測量了锫-235和镅-231的阿爾法衰變粒子能量分別為7632 keV和7109 keV，并測量了镅-231的半衰期為75秒、阿爾法衰變分支比為17%。這些研究結(jié)果進(jìn)一步拓展了缺中子锫和镅同位素的阿爾法衰變系統(tǒng)性。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還系統(tǒng)比較了相關(guān)理論質(zhì)量模型對(duì)錒系核區(qū)阿爾法衰變能的預(yù)言能力。結(jié)果顯示，對(duì)于極端缺中子的锫和镅同位素，理論計(jì)算值系統(tǒng)性地高于實(shí)驗(yàn)值，且對(duì)锫同位素的變化趨勢預(yù)言與實(shí)驗(yàn)存在顯著偏離。這一差異為理論模型的進(jìn)一步改進(jìn)提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
本工作由近代物理研究所、重離子科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室、中國科學(xué)院理論物理研究所、同濟(jì)大學(xué)、山東大學(xué)、廣西師范大學(xué)、英國約克大學(xué)及俄羅斯聯(lián)合核子研究所等單位共同完成。
研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、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、甘肅省科技重大專項(xiàng)、中國科學(xué)院PIFI項(xiàng)目和俄羅斯科學(xué)基金等支持。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140365
圖：新核素锫-235衰變鏈
（超重核與核結(jié)構(gòu)室 ??供稿）
