【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國科學(xué)院近代物理研究所科研人員精確測量了一批奇特原子核的質(zhì)量，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質(zhì)子滴線，提出了基于原子核質(zhì)量揭示質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)的新方法。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。
原子核是由質(zhì)子和中子組成的量子多體系統(tǒng)，一般相鄰原子核的半徑較為接近。暈是弱束縛原子核中的奇異核結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為一個或多個價核子在空間分布上出現(xiàn)很長的拖尾，使得該原子核的半徑顯著大于臨近原子核。此前的實驗研究中，中子暈發(fā)現(xiàn)較多，而質(zhì)子暈發(fā)現(xiàn)較少。這是由于庫侖勢壘限制了質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)的形成，使得在實驗中指認(rèn)質(zhì)子暈核異常困難。
該研究利用蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)，使用首創(chuàng)的磁剛度識別等時性質(zhì)譜術(shù)，精確測量了硅-23、磷-26、 硫-27和氬-31的質(zhì)量，并將硫-28的質(zhì)量精度提高了11倍。研究利用新的原子核質(zhì)量數(shù)據(jù)，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質(zhì)子滴線。
進(jìn)一步，該研究基于新測質(zhì)量提取了鏡像能差，發(fā)現(xiàn)了一些(近)質(zhì)子滴線核中出現(xiàn)同位旋對稱性破缺。研究認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)的物理原因在于(近)質(zhì)子滴線核中可能存在質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)。同時，這一結(jié)論得到理論計算的支持。
研究基于新方法的分析支持磷-26、27，硫-27、28等質(zhì)子暈候選核中存在質(zhì)子暈的觀點，提出了氬-31是一個雙質(zhì)子暈核，澄清了基態(tài)的鋁-22不是一個質(zhì)子暈核等，為未來開展質(zhì)子暈核相關(guān)的實驗和理論研究指明了方向。
研究提出，僅與原子核質(zhì)量相關(guān)的鏡像能差可作為探測同位旋對稱性破缺、揭示質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)的靈敏探針，有望推進(jìn)相關(guān)問題的研究。
研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊計劃、甘肅省自然科學(xué)基金的支持。該工作由近代物理所和德國亥姆霍茲重離子研究中心合作完成。
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