重磅發現:即便只少了一個質子,也將對原子核狀態產生重大影響!

2020-11-23 騰訊網

來自理研西田加速器科學中心(RIKEN Nishina Center For Accelerator-Based Science)及其合作者的科學家已經證明，從氟核中敲除單個質子，將其轉化為富含中子的氧同位素，可能會對原子核的狀態產生重大影響。這項研究可以幫助解釋一種被稱為氧中子滴線反常的現象。中子滴線是一個點，在這個點上，向一個原子核添加一個中子，就會導致它立即滴下一個中子，這就對一個原子核的中子豐度設定了一個限制。

這對於理解富含中子的環境（如超新星和中子星）非常重要，因為滴線上的原子核通常會經歷β衰變，在這種情況下，質子會轉化為中子，從而推動它在元素周期表上向上移動。令人費解的是，為什麼有8個質子的氧滴線是16個中子，而只有一個額外質子的氟的滴線是22個中子，這個數字要大得多。為了試圖理解其中的原因，研究小組使用由理研和東京大學運營的RI束流工廠，創造了一個奇異的原子核，氟25，它有9個質子和16個中子。

16個中子和8個質子形成了一個完整的殼層，使它成為一個特別穩定的「雙重魔力」核，而額外的一個質子（被稱為「價質子」）存在於該核之外。然後，光束與一個目標相撞，擊穿質子，留下氧24，並使用Sharaq光譜儀分析產生的原子核。研究人員分析了所謂的「光譜因子」，它用來衡量原子核中核子之間的相互作用對單個粒子的影響。傳統觀點認為，擊掉質子會使核心（氧24）處於最低的能量狀態，稱為基態。

然而，實驗發現，事實並非如此，氟同位素核心的氧24大多以與氧24本身截然不同的激發態存在。發表在《物理評論快報》期刊上的這項研究主要作者唐子良表示：這是一個相當令人興奮的結果，它告訴我們，向核中添加一個單價質子（在這種情況下是雙重魔力）可以對原子核的狀態產生重大影響。計算顯示，包括張量力效應在內的已知相互作用不足以解釋這一結果，計劃進行進一步的實驗，以確定導致氟中滴線延長的機制。

博科園｜研究/來自：日本理化學研究所RIKEN

研究發表期刊《物理評論快報》

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