近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的科研人員及合作者利用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室充氣譜儀AGFA(Argonne Gas-Filled Analyzer)成功合成超鐨新核素鐒-251，并對(duì)鐒-253的α衰變精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量。這是近二十年來(lái)首次直接合成的鐒的新同位素，也是充氣譜儀AGFA上合成的第一個(gè)新核素。相關(guān)成果于12月1日以Letter的形式發(fā)表在Physical Review C 上。
超重元素的合成及其結(jié)構(gòu)研究是當(dāng)前原子核物理研究的一個(gè)重要前沿領(lǐng)域。若干決定超重核穩(wěn)定島位置的關(guān)鍵軌道能級(jí)由于形變會(huì)降低到質(zhì)子數(shù)Z ≈ 100、中子數(shù)N ≈ 152核區(qū)的費(fèi)米面附近，因此，這一核區(qū)的譜學(xué)研究可以對(duì)現(xiàn)有描述穩(wěn)定島的各個(gè)理論模型進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn),從而進(jìn)一步了解超重核穩(wěn)定島的相關(guān)性質(zhì)，是當(dāng)下探索超重核結(jié)構(gòu)性質(zhì)的熱點(diǎn)課題。
本次實(shí)驗(yàn)中，科研人員利用美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室ATLAS直線加速器提供的鈦-50束流分別轟擊鉈-203/205靶，在充氣譜儀上通過(guò)熔合反應(yīng)合成目標(biāo)核鐒-251/253。研究結(jié)果表明，形成超重核穩(wěn)定島的關(guān)鍵質(zhì)子能級(jí)在鐒的豐質(zhì)子同位素中存在能級(jí)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此外，研究人員還通過(guò)推轉(zhuǎn)殼模型下粒子數(shù)守恒方法(PNC-CSM)對(duì)這一核區(qū)的能級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，計(jì)算結(jié)果指出ε6形變對(duì)其單質(zhì)子能級(jí)的演化起著重要的作用。
該研究工作是由中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所聯(lián)合美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室、布魯克海文實(shí)驗(yàn)室、馬薩諸塞大學(xué)、路易斯安那州立大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、英國(guó)利物浦大學(xué)和法國(guó)居里實(shí)驗(yàn)室等科研單位合作完成。