在微觀的原子世界里，科學家們完成了一項驚人壯舉 —— 成功制造出超罕見的氫 - 6 同位素，還順便挑戰了現有的核物理理論，這究竟是怎么回事呢？

氫，這個我們再熟悉不過的元素，通常以普通氫（氕）、氘和氚的形式存在于生活中。但其實，氫還有一些更奇特的 “變種”，氫 - 6 就是其中之一。它由 1 個質子和 5 個中子組成，是一種中子超多的同位素。在核物理領域，有一個很關鍵的問題：在含有一定數量質子的原子核里，最多能 “塞” 進多少個中子？氫 - 6 這種極端的氫同位素，就是研究這個問題的獨特樣本。不過，之前關于這類特殊原子核的實驗數據少之又少，很多研究結果還存在爭議，比如氫 - 6 的基態能量到底是高是低，科學界一直爭論不休。

這次，來自德國美因茨約翰內斯?古騰堡大學核物理研究所 A1 合作組的研究人員，聯合中國和日本的科學家，在美因茨微管加速器（MAMI）的光譜儀設施上，通過電子散射實驗，首次成功制造并測量了氫 - 6 同位素。

他們采用了一種全新的方法來制取氫 - 6。用一束能量高達 855 兆電子伏特的電子束，去撞擊鋰 - 7 靶材。這個過程分兩步：首先，鋰原子核里的一個質子和電子相互作用后被激發，很快衰變成一個中子和一個帶正電的 π 介子；接著，如果這個中子把能量傳遞給鋰原子核里的另一個質子，它就能和剩余的原子核組成氫 - 6 同位素，而 π 介子和質子會離開原子核。研究人員利用三臺高分辨率磁譜儀，同時探測散射的電子、π 介子和質子，這樣就能確認氫 - 6 的產生。

這個實驗可不簡單，為了讓這種罕見的反應有足夠的發生率，電子束要沿著一塊 45 毫米長、0.75 毫米厚的鋰板的長邊穿過，這和傳統電子散射實驗用薄靶材的做法大不相同。之所以能這么做，多虧了 MAMI 極其聚焦和穩定的電子束。而且，鋰這種材料化學性質活潑、機械性能脆弱還對溫度敏感，處理起來難度很大。

在為期四周的測量過程中，研究人員每天大約能觀測到一次目標反應，這和預期差不多。這個實驗還創造了 MAMI 的一項紀錄，實驗大廳里的三臺高分辨率光譜儀首次同時以符合模式運行，能同時探測三種粒子，既保證了超高的測量精度，又把背景干擾降到極低。

實驗的結果令人震驚：新測量得到的氫 - 6 基態能量極低，這意味著氫 - 6 里中子之間的相互作用比之前理論計算的要強得多，直接挑戰了人們對富含中子系統中多核子相互作用的認知。

這次成功制造氫 - 6 同位素并獲得全新發現，是核物理領域的重大突破，為我們深入理解原子核的奧秘打開了新的大門。但這也帶來了更多問題，比如現有的核物理模型該如何修正？氫 - 6 還有哪些未被發現的特性？大家對這次的科研成果有什么看法？歡迎在評論區一起討論！

參考資料：DOI:10.1103/PhysRevLett.134.162501