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国际团队研究钼同位素 发现质子-中子对称核中的“反转岛”

2025-12-09 14:59     来源:基础科学研究所     钼同位素 反转岛 核物理

几十年来,核物理学家普遍认为“反转岛”主要存在于富中子同位素中,这一特殊区域中幻数消失,球形结构坍塌,原子核转变为高度变形物体。然而,近期一项由奇异核研究中心、基础科学研究所 (IBS)等多机构组成的国际合作团队开展的研究,揭示了一个前所未见的现象:在最对称的区域之一(质子数等于中子数)中隐藏着一个反转岛。该研究聚焦于钼同位素,特别是钼-84(Z = N = 42)和钼-86(z = 42,N = 44),这两种同位素位于N = Z线上,研究难度极高,因这类同位素在实验室中制备不易。

实验装置示意图。

研究团队利用密歇根州立大学的稀有同位素束和高灵敏度伽马射线探测器,以皮秒级精度测量了钼同位素激发态的寿命。通过加速钼-92离子轰击铍靶,生成钼-86原子核,再利用A1900分离器筛选出所需碎片。随后,钼-86离子束撞击第二个靶,部分原子核被激发或转化为钼-84。当这些原子核返回基态时,释放的伽马射线揭示了其内部结构细节。

测量结果显示,钼-84和钼-86虽仅相差两个中子,但性质截然不同。钼-84表现出异常高的集体运动程度,表明许多质子和中子正一起跃迁到更高能级,跨越主要壳层间隙。这种“粒子-空穴激发”过程在钼-84中尤为显著,产生了8粒子8空穴的重排,导致原子核强烈变形。相比之下,钼-86的4p-4h激发强度较低,形变程度小得多。这些结果表明,钼-84位于新发现的“反转岛”内,而钼-86则位于其外。

这一发现首次在质子-中子对称核中发现了“反转岛”,挑战了长期以来关于结构反转发生位置的假设,为理解维系物质的基本力提供了新的视角。


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