【儀表網 研發快訊】中國科學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量，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質子滴線，提出了基于原子核質量揭示質子暈結構的新方法。近日，相關研究成果發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。
原子核是由質子和中子組成的量子多體系統，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構，表現為一個或多個價核子在空間分布上出現很長的拖尾，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，中子暈發現較多，而質子暈發現較少。這是由于庫侖勢壘限制了質子暈結構的形成，使得在實驗中指認質子暈核異常困難。
該研究利用蘭州重離子加速器冷卻儲存環，使用首創的磁剛度識別等時性質譜術，精確測量了硅-23、磷-26、 硫-27和氬-31的質量，并將硫-28的質量精度提高了11倍。研究利用新的原子核質量數據，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質子滴線。
進一步，該研究基于新測質量提取了鏡像能差，發現了一些(近)質子滴線核中出現同位旋對稱性破缺。研究認為，這一發現的物理原因在于(近)質子滴線核中可能存在質子暈結構。同時，這一結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等質子暈候選核中存在質子暈的觀點，提出了氬-31是一個雙質子暈核，澄清了基態的鋁-22不是一個質子暈核等，為未來開展質子暈核相關的實驗和理論研究指明了方向。
研究提出，僅與原子核質量相關的鏡像能差可作為探測同位旋對稱性破缺、揭示質子暈結構的靈敏探針，有望推進相關問題的研究。
研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項(B類)、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊計劃、甘肅省自然科學基金的支持。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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