新核素釷207被合成

近日，中國科學院近代物理研究所研究員甘再國團隊與合作者合成了新核素釷-207，并發現了質子數大于82、中子數小于126（Z>82, N<126）核區a衰變能的奇偶效應，相關成果于5月19日以快報的形式發表在《物理評論C》上。

中科院近代物理所與中山大學、蘭州大學、廣西師范大學、中科院理論物理研究所、同濟大學、俄羅斯聯合核子研究所的研究者合作，在蘭州重離子加速器的充氣反沖核譜儀上通過熔合蒸發反應36Ar+176Hf，成功合成出新核素釷-207，并測得其a粒子能量和半衰期分別為8167(21) keV和9.7(+46.6-4.4) ms。此次合成的釷-207是近代物理所合成的第34個核素。

該研究還發現并解釋了a衰變能的奇偶效應這一新現象。通過對新測量數據和已有數據進行系統分析，研究人員發現在Z>82,N<126核區，無論是同位素還是同中子素的a衰變能都呈現出規律的奇偶震蕩，震蕩幅度為20-160 keV。而這一發現與人們通常根據Bethe-Weizs&auml;cker公式認為的a衰變能不存在奇偶效應相矛盾。

甘再國介紹，為了探索a衰變能奇偶效應的形成機制，研究人員分別利用了相對論Hartree-Fock-Bogoliubov模型(RHFB)和大規模殼模型(LSSM)對Z>82,N<126核區原子核進行理論分析。

RHFB模型計算表明，a衰變能的奇偶效應來自對關聯和未配對核子的阻塞效應。其中對關聯除了通過對能之外，還通過核子散射來影響衰變能的奇偶震蕩。LSSM模型結果顯示，a衰變能的奇偶效應是由包含了特別軌道的組態混合引起的。值得注意的是，無論是RHFB模型中的核子散射還是LSSM模型中的組態混合，都超出了平均場的理論框架，且都不包含在經典的Bethe-Weizs&auml;cker公式中。

“本工作不僅合成了新核素釷-207, 還揭示了a衰變能呈現奇偶效應的原因，這對于進一步改進原子核質量公式提出了要求。”甘再國表示。

該工作得到了國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等多個項目的支持。

36Ar+176Hf 反應產物三重關聯鏈ER-a1-a2的二維圖。橫坐標和縱坐標分別代表母核和子核的a粒子能量。(圖/楊華彬)

a衰變能的奇偶效應。（a）缺中子Po-U同位素基態到基態的a衰變能隨中子數的變化情況。（b）利用三點公式提取的a衰變能沿同位素鏈的奇偶震蕩。（c）同位素奇偶震蕩的幅度分布。（d）部分同中子素基態到基態的a衰變能隨中子數的變化情況。（e）a衰變能沿同中子素鏈的奇偶震蕩。（f）同中子素奇偶震蕩幅度分布。(圖/楊華彬)

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