近日，中國科學院近代物理研究所的科研人員及合作者利用美國阿貢國家實驗室充氣譜儀AGFA(Argonne Gas-Filled Analyzer)成功合成超鐨新核素鐒-251，并對鐒-253的α衰變精細結(jié)構(gòu)進行了測量。這是近二十年來首次直接合成的鐒的新同位素，也是充氣譜儀AGFA上合成的第一個新核素。相關成果于12月1日以Letter的形式發(fā)表在Physical Review C 上。
超重元素的合成及其結(jié)構(gòu)研究是當前原子核物理研究的一個重要前沿領域。若干決定超重核穩(wěn)定島位置的關鍵軌道能級由于形變會降低到質(zhì)子數(shù)Z ≈ 100、中子數(shù)N ≈ 152核區(qū)的費米面附近，因此，這一核區(qū)的譜學研究可以對現(xiàn)有描述穩(wěn)定島的各個理論模型進行嚴格檢驗,從而進一步了解超重核穩(wěn)定島的相關性質(zhì)，是當下探索超重核結(jié)構(gòu)性質(zhì)的熱點課題。
本次實驗中，科研人員利用美國阿貢國家實驗室ATLAS直線加速器提供的鈦-50束流分別轟擊鉈-203/205靶，在充氣譜儀上通過熔合反應合成目標核鐒-251/253。研究結(jié)果表明，形成超重核穩(wěn)定島的關鍵質(zhì)子能級在鐒的豐質(zhì)子同位素中存在能級反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此外，研究人員還通過推轉(zhuǎn)殼模型下粒子數(shù)守恒方法(PNC-CSM)對這一核區(qū)的能級結(jié)構(gòu)進行了理論分析，計算結(jié)果指出ε6形變對其單質(zhì)子能級的演化起著重要的作用。
該研究工作是由中國科學院近代物理研究所聯(lián)合美國阿貢國家實驗室、勞倫斯伯克利實驗室、布魯克海文實驗室、馬薩諸塞大學、路易斯安那州立大學、南京航空航天大學、英國利物浦大學和法國居里實驗室等科研單位合作完成。