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中科院近代物理所合成新核素钍-207

发布时间： 2022-05-26

       作者：刘如楠 甘晓

       近日，中国科学院近代物理研究所研究员甘再国团队与合作者合成了新核素钍-207，并发现了质子数大于82、中子数小于126（Z>82, N<126）核区a衰变能的奇偶效应，相关成果于5月19日以快报的形式发表在《物理评论C》上。

       中科院近代物理所与中山大学、兰州大学、广西师范大学、中科院理论物理研究所、同济大学、俄罗斯联合核子研究所的研究者合作，在兰州重离子加速器的充气反冲核谱仪上通过熔合蒸发反应36Ar+176Hf，成功合成出新核素钍-207，并测得其a粒子能量和半衰期分别为8167(21) keV和9.7(+46.6-4.4) ms。此次合成的钍-207是近代物理所合成的第34个核素。

       该研究还发现并解释了a衰变能的奇偶效应这一新现象。通过对新测量数据和已有数据进行系统分析，研究人员发现在Z>82,N<126核区，无论是同位素还是同中子素的a衰变能都呈现出规律的奇偶震荡，震荡幅度为20-160 keV。而这一发现与人们通常根据Bethe-Weizsäcker公式认为的a衰变能不存在奇偶效应相矛盾。

       甘再国介绍，为了探索a衰变能奇偶效应的形成机制，研究人员分别利用了相对论Hartree-Fock-Bogoliubov模型(RHFB)和大规模壳模型(LSSM)对Z>82,N<126核区原子核进行理论分析。

       RHFB模型计算表明，a衰变能的奇偶效应来自对关联和未配对核子的阻塞效应。其中对关联除了通过对能之外，还通过核子散射来影响衰变能的奇偶震荡。LSSM模型结果显示，a衰变能的奇偶效应是由包含了特别轨道的组态混合引起的。值得注意的是，无论是RHFB模型中的核子散射还是LSSM模型中的组态混合，都超出了平均场的理论框架，且都不包含在经典的Bethe-Weizsäcker公式中。

       “本工作不仅合成了新核素钍-207, 还揭示了a衰变能呈现奇偶效应的原因，这对于进一步改进原子核质量公式提出了要求。”甘再国表示。

       该工作得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等多个项目的支持。

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