7月8日，記者從中國科學(xué)院近代物理研究所獲悉，該所科研人員依托蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)，首次精確測(cè)量了極缺中子原子核硅-22的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)在硅-22中質(zhì)子數(shù)14是一個(gè)新幻數(shù)。相關(guān)成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》。
原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。當(dāng)原子核的質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為2、8、20、28、50、82、126時(shí)，原子核會(huì)表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的性質(zhì)，因此這些數(shù)字被稱為“幻數(shù)”。20世紀(jì)四五十年代，物理學(xué)家梅耶和簡(jiǎn)森等提出了原子核的殼模型，成功解釋了幻數(shù)的形成機(jī)制，因此獲得1963年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
近年來，隨著核物理研究向遠(yuǎn)離穩(wěn)定線的奇特原子核推進(jìn)，人們?cè)谀承┢嫣睾酥邪l(fā)現(xiàn)了新幻數(shù)（例如中子數(shù)為14、16、32、34）。然而這些新幻數(shù)幾乎都是中子幻數(shù)，新的質(zhì)子幻數(shù)在實(shí)驗(yàn)上鮮有報(bào)道。
此前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在氧-22中（中子數(shù)為14，質(zhì)子數(shù)為8），中子數(shù)14具有“幻數(shù)”特征。根據(jù)核結(jié)構(gòu)的鏡像對(duì)稱性，理論預(yù)言在氧-22的鏡像核硅-22（中子數(shù)為8，質(zhì)子數(shù)為14）中，質(zhì)子數(shù)14也應(yīng)該是一個(gè)幻數(shù)。硅-22是目前已知的最缺中子的硅同位素，由于其產(chǎn)生截面小、壽命短，在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生和測(cè)量均面臨較大挑戰(zhàn)，該理論預(yù)言一直未被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
中國科學(xué)院近代物理研究所原子核質(zhì)量測(cè)量研究團(tuán)隊(duì)基于蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)，利用改進(jìn)后的磁剛度識(shí)別等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)，克服參考核極少的不利條件，成功測(cè)量了硅-22原子核的基態(tài)質(zhì)量，并將該團(tuán)隊(duì)此前首次測(cè)量的硅-23質(zhì)量的精度提高了近7倍。
硅-22及其鏡像核氧-22結(jié)構(gòu)示意圖。通過硅-22的質(zhì)量測(cè)量，結(jié)合理論計(jì)算，科研人員揭示了硅-22具有與氧-22相似的雙幻結(jié)構(gòu)，但同時(shí)存在輕微的對(duì)稱破缺，具有更外延的質(zhì)子空間分布。中國科學(xué)院近代物理研究所供圖
基于新的質(zhì)量數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)揭示了新質(zhì)子幻數(shù)14在硅-22中的出現(xiàn)，該結(jié)果得到了當(dāng)前先進(jìn)核理論模型計(jì)算的支持。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，雖然硅-22具有和氧-22相似的雙幻特性，但其結(jié)構(gòu)與氧-22存在輕微的對(duì)稱性破缺。
該研究深化了人們對(duì)奇特原子核結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，對(duì)理解原子核中核子之間相互作用、探索極端條件下原子核的存在邊界具有重要意義。
本文鏈接：原子核質(zhì)量測(cè)量揭示新質(zhì)子幻數(shù)出現(xiàn)http://m.sq15.cn/show-11-23078-0.html
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