近日，中国科学院近代物理研究所、重离子科学与技术全国重点实验室科研人员在基于储存环的新型等时性质谱术研发中取得进展，在每次注入参考原子核极少的情况下，可有效克服储存环磁场晃动带来的影响。相关成果发表于《Nuclear Science and Techniques》。
原子核质量是研究核力性质、核结构演化、重元素起源以及极端同位旋条件下核素稳定性的关键物理量。基于储存环的等时性质谱术是测量短寿命原子核质量的重要实验手段。为了克服传统等时性质谱术无法在宽时域范围内获得高精度质量的缺点，近代物理所原子核质量测量团队发展了新型等时性质谱术(磁刚度识别的等时性质谱术，Bρ-IMS)。
然而，为精准消除储存环的磁场晃动对质量结果带来的影响，Bρ-IMS的磁场修正程序要求每次注入的参考核数目不少于3-5个，这在测量极端远离稳定线、产额极低的短寿命原子核质量时受到制约。
针对这一问题，研究团队进一步发展了Bρ-IMS，使用γt-C曲线(γt是储存环的参数，描述磁刚度和轨道的相对变化关系，C为离子轨道长度)，仅需一个参考核即可获得质量未知原子核的质量，显著降低了Bρ-IMS对每次注入参考核数目的要求;同时，该方法本身对磁场晃动不敏感，不需要再进行额外的磁场修正。
在已开展的针对极端远离稳定线原子核硅-22的质量测量实验中，少于3个和5个参考核的注入占比分别达到了约30%和70%。研究团队成功利用该单参考核灵敏的Bρ-IMS方法，在不进行磁场修正的情况下，首次测量了硅-22原子核的质量，并将硅-23质量的精度提高了近7倍(相关成果见PRL 95, 042501 (2005))。
该方法对于未来在强流重离子加速器装置(HIAF)的储存环SRing上开展极端远离稳定线、极低产额的原子核质量测量具有重要意义。
近代物理所博士研究生罗胤芳和吕佳浩为该方法的实现做出了重要贡献，邢元明研究员为论文通讯作者。该研究得到了科技部重点研发计划、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金委等项目的支持。
图：本方法(红点)与之前Bρ-IMS(蓝点)给出的质荷比(m/q)标准差的对比。黑点为传统等时性质谱术(未进行磁场修正)的结果
