近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)近代物理所）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)。

▲硅-22及其鏡像核氧-22結(jié)構(gòu)示意圖。中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所供圖

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(chēng)為幻數(shù)。

近年來(lái)，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(chēng)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)。

近代物理所原子核質(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)，首次成功測(cè)量了硅-22原子核的質(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。

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相比存在輕微的對(duì)稱(chēng)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。

論文鏈接：

http://doi.org/10.1111/pce.15626

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所

責(zé)任編輯：宋同舟