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我科學(xué)家新合成三個核素

發(fā)布時間:2024-02-21 14:23:00來源: 光明網(wǎng)-《光明日報》

  【科技前沿】

  光明日報訊(記者王冰雅、宋喜群)近日,中國科學(xué)院近代物理研究所與多家合作單位的科研人員分別合成了新核素鋨-160、鎢-156,以及錒-203。新核素鋨-160、鎢-156的合成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,同時使我國的新核素研究進入一個新的核區(qū)。

  原子核是由質(zhì)子和中子組成的量子多體系統(tǒng)。不同數(shù)量的質(zhì)子和中子,構(gòu)成了具有不同性質(zhì)的原子核,科學(xué)家把它們稱為核素。合成和研究新核素,不僅對認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)具有重要意義,而且為理解天體環(huán)境的演化提供重要信息,是探索自然奧秘的重要手段。

  遠離β穩(wěn)定線的原子核殼結(jié)構(gòu)的演化一直是核物理學(xué)研究的熱點問題。依托蘭州重離子加速器,研究團隊利用充氣反沖核譜儀,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α放射性,而鎢-156(中子數(shù)為82)具有β+衰變的放射性。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α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α粒子預(yù)形成概率變小。研究團隊認為,上述現(xiàn)象是由中子數(shù)為82的殼效應(yīng)增強引起的,該解釋也得到了三種不同原子核質(zhì)量模型的支持。進一步的研究顯示,中子數(shù)為82的中子殼效應(yīng)增強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,但增強的殼效應(yīng)有可能讓它成為一個束縛或者準(zhǔn)束縛的原子核。

  該研究團隊又利用中國超重元素研究加速器裝置提供的鈣-40束流,在充氣反沖核譜儀上通過熔合蒸發(fā)反應(yīng)成功合成出新核素錒-203,并測量了其α粒子能量和半衰期。錒-203的合成概率非常低,實驗測量的合成截面僅為0.13皮靶。也就是說,如果單位面積(1平方厘米)上只有一個靶原子核,只有當(dāng)入射粒子撞擊上10-37平方厘米的面積時,才可以產(chǎn)生一個目標(biāo)核。該新核素的發(fā)現(xiàn)驗證了極低反應(yīng)截面條件下目標(biāo)核的合成和探測能力,為即將開始的新元素合成實驗奠定了基礎(chǔ)。

  《光明日報》(2024年02月21日 08版)

(責(zé)編:李雨潼)

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