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記者3月13日從中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所獲悉，該所重離子科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外合作者，首次發(fā)現(xiàn)了極端缺中子原子核鐿-150中的同核異能態(tài)，并揭示了其所在同核異能態(tài)鏈中存在的“接力”物理機(jī)制，在原子核結(jié)構(gòu)研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

在通常情況下，原子核處在能量最低的“基態(tài)”。在核反應(yīng)中，原子核會(huì)處于能量更高的“激發(fā)態(tài)”。絕大多數(shù)激發(fā)態(tài)會(huì)迅速通過(guò)發(fā)射伽馬射線等方式回到基態(tài)。但在某些情況下，原子核會(huì)在激發(fā)態(tài)滯留較長(zhǎng)時(shí)間，形成壽命顯著延長(zhǎng)、相對(duì)穩(wěn)定的“同核異能態(tài)”。它們對(duì)核內(nèi)殼結(jié)構(gòu)與單粒子能級(jí)演化高度敏感，是窺探核結(jié)構(gòu)的重要窗口。

在中子數(shù)為80的偶偶核中存在一條引人注目的同核異能態(tài)鏈，自旋宇稱為10?的異能態(tài)在十二個(gè)偶偶核（從豐中子核鈀-126至缺中子核鉺-148）中連續(xù)出現(xiàn)，形成了核素圖上最長(zhǎng)的10?同核異能態(tài)鏈。自1982年在鉺-148中發(fā)現(xiàn)10?同核異能態(tài)以來(lái)，實(shí)驗(yàn)上一直沒(méi)有觀測(cè)到下一個(gè)同核異能態(tài)（鐿-150）。該異能態(tài)鏈能否延續(xù)至質(zhì)子滴線核區(qū)，成為四十多年來(lái)的未解之謎。

為了回答這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)在芬蘭于韋斯屈萊大學(xué)加速器實(shí)驗(yàn)室利用鎳-58束流轟擊釕-96靶核，產(chǎn)生了目標(biāo)原子核鐿-150。借助充氣反沖分離器將鐿-150傳輸至焦平面探測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)展高靈敏度延遲伽馬譜學(xué)測(cè)量，成功鑒別出鐿-150的10?異能態(tài)，測(cè)得其半衰期為0.62微秒，并建立了完整的衰變綱圖。

結(jié)合大規(guī)模殼模型計(jì)算，首次揭示出10?異能態(tài)鏈中的組態(tài)“接力”物理機(jī)制：這些異能態(tài)在質(zhì)子數(shù)為64處由一對(duì)中子組態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚?duì)質(zhì)子組態(tài)，從而使該異能態(tài)鏈得以繼續(xù)向更缺中子區(qū)域延伸，成為核素圖中目前最長(zhǎng)的異能態(tài)鏈。

該研究成果深化了對(duì)原子核結(jié)構(gòu)演化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為理解極端缺中子核區(qū)異能態(tài)的形成機(jī)制提供了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

（中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所供圖）