韩国基础科学研究院(IBS)近日宣布，韩国重离子加速器RAON已取得首批物理实验成果。由IBS奇异核研究中心主任韩仁植领导的团队，与稀有同位素科学研究所合作，完成了氩-40与质子在库仑势垒附近低能区的弹性散射测量。相关成果已于6月8日发表在国际物理学期刊 Results in Physics 上，这是RAON首次在国际期刊发表物理学研究成果。
RAON全称为“用于在线实验的稀有同位素加速器综合体”。此次实验使用RAON提供的稳定氩-40束流，并结合稀有同位素科学研究所开发运行的KoBRA实验装置、奇异核研究中心自主开发的探测器以及数据分析能力完成。研究人员认为，这一成果标志着RAON在2023年成功引出束流后，其初始用户束流演示运行开始转化为正式科研产出。
氩-40是氩元素的一种稳定同位素，原子核由18个质子和22个中子组成。实验中的“弹性散射”，指两个原子核碰撞前后内部量子态不发生变化，只改变运动方向和速度。研究团队将RAON加速后的氩-40束流稳定输送至氢靶，并在4.4、5.9和8.3 MeV/u三个能量点开展测量。MeV/u表示原子核中每个核子的能量。
当氩-40束流与氢靶碰撞时，氢靶中的质子会以不同角度和能量散射出去。研究人员利用奇异核研究中心开发的ELARK探测器，测量散射质子的角度和能量，由此获得氩-40与质子在低能区的弹性散射数据。
在核物理研究中，建立可靠的核反应模型十分关键。它有助于解释原子核与粒子碰撞时发生的散射和吸收过程，也为理解恒星演化、宇宙元素形成以及稀有原子核性质提供基础。不过，现有核反应模型多依赖高能区实验数据，在库仑势垒附近的低能区，受实验数据不足影响，模型验证一直较为有限。
研究团队将本次实验数据与现有全局光学势模型的计算结果进行比较。光学势模型借用光学概念来描述原子核之间的相互作用。比较结果显示，现有光学势无法准确重现此次测得的低能散射数据。基于这些新数据，团队进一步推导出适用于相关能区的光学势参数，可供后续核反应研究使用。
论文通讯作者安成勋表示，RAON获得的新核物理实验数据首次转化为论文发表，具有重要意义，预计这些数据将在低能核反应研究、稀有核结构研究以及利用RAON开展的核天体物理研究等领域发挥作用。
IBS稀有同位素科学研究所代理所长权勉表示，研究所将继续提供稳定束流和实验支持，帮助国内外研究人员依托RAON取得更多成果。IBS总裁张锡福也表示，希望以此次成果为基础，推动基于RAON的稀有原子核研究更加活跃地开展。
