2025/06/17 信息來源: 物理學院
編輯:山石 | 責編:青苗當原子核的核子數(質子或中子)為2、8、20、28、50、82、126時,原子核性質會表現出格外的穩定性,這些數字被稱為原子核的“幻數”。Mayer和Jensen等人利用包含了自旋軌道耦合的殼模型對幻數進行了成功的解釋,他們開創性的工作被授予1963年諾貝爾物理學獎。隨著對遠離穩定線原子核性質的研究,人們發現在某些區域原子核殼結構發生了顯著變化,與傳統殼模型的描述很不一致。
對於中子數N=82的幻數,相對於雙幻核132Sn(Z=50,N=82),理論預言Z在40附近時,N=82的幻數效應將完全消失,但是具體在Z什麽位置開始出現N=82幻數的消失,目前的研究還沒有明確的結論,成為當前實驗和理論關註的焦點。同時N=82殼在大中質比下的演化規律和內在機製對理解核天體物理中的快中子俘獲過程也有重要意義。
圖1. 128Ag中的辛弱量子數和質子-中子相互作用
近期,意昂3体育官网物理學院技術物理系、核物理與核技術全國重點實驗室的李智煥、華輝課題組和華東師範大學物理系的程奕源等合作者對奇奇豐中子核128Ag(Z=47,N=81)中的辛弱量子數(見圖1)及其結構開展了研究。他們利用日本理化學研究所提供的放射性核束,首次在128Ag核中發現了具有辛弱結構的同核異能態,其衰變路徑與鄰近單幻偶偶核128Pd和130Cd中的結構非常相似(見圖2)。對比鄰近的同中子核130In,一個重要的發現是它們最低的9-和10-能級次序出現了反轉(見圖3)。聯合研究團隊利用殼模型對128Ag核中同核異能態的結構特性進行了研究。在不考慮質子Z=50和中子N=82跨殼激發的情況下,殼模型計算結果很好解釋了實驗觀察到的128Ag核中同核異能態的結構和衰變路徑。研究通過分析質子-中子相互作用的不同成分,發現同中子核128Ag和130In中出現的9-和10-能級反轉現象可以歸因於質子-中子相互作用中辛弱不守恒的成分。研究有力支持了中子N=82主殼在銀同位素中的穩健性。
圖2. 128Pd、128Ag和130Cd的部分能級結構比較
圖3. 不同設置下理論計算的9-和10-相對能量位置與實驗結果的比較:(a)128Ag和(b)130In
2025年6月12日,相關研究成果以《豐中子核128Ag中的辛弱結構:銀同位素中N=82閉殼穩健性的證據》(“Seniority Structure in Neutron-rich Nucleus 128Ag: Evidence for Robustness of N=82 Shell Closure in Silver Isotopes”)為題,在線發表於《物理評論快報》(Physical Review Letters)。意昂3体育官网物理學院技術物理系博士後羅迪雯為第一作者,李智煥、華輝、程奕源為共同通訊作者。
上述研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等支持。
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