芬蘭于韋斯基拉大學的加速器實驗室科學家成功測量了迄今為止最重的核子,該核子能進行質子發射。
此次發現揭示了一種新的砷同位素,命名為 188At,該同位素展現出驚人的「西瓜」形狀,並對現有的核結合理論模型提出挑戰。
研究人員在新研究中表示:「我們報告了新的原子核 188At 的發現,它是迄今為止已知的最重質子發射同位素。」
「這一新活動是通過 107Ag(84Sr, 3n)188At 融合蒸發反應觀察到的,使用了加速器實驗室的氣體填充反沖分離器的焦平面光譜儀。」
質子發射是核研究的基石
質子發射是一種罕見的放射性衰變形式,核子通過釋放一個質子來達到穩定性。這一現象一直是核研究的基石。
研究人員指出:「之前已知的最重質子發射體 185Bi 是在 1996 年首次被檢測到。」
新識別的 188At 同位素由 85 個質子和 103 個中子組成,現在是已知的最輕砷同位素,也是迄今觀察到的最重的通過此機制衰變的核子。
「質子發射是一種罕見的放射性衰變,其中核子釋放一個質子以邁向穩定性,」來自于韋斯基拉大學的博士研究員 Henna Kokkonen 解釋道。
獨特的實驗技術
研究這些異域核子面臨著巨大的挑戰,因為它們的生命週期短暫且產量低。為了克服這一問題,研究人員採用了精確的技術。
來自于韋斯基拉大學的學院研究員 Kalle Auranen 表示:「該核子是通過用 84Sr 離子束照射天然銀靶產生的融合蒸發反應產生的。」
「新同位素是通過 RITU 反沖分離器的探測器設置識別的。」
除了實驗測量之外,研究團隊擴展了一個理論模型來解釋觀察到的數據。該模型揭示了 188At 核子的強烈橢圓形或「西瓜形狀」特性。
有趣的是,這一新型核子的特性暗示了價質子結合能的前所未有的趨勢變化。
Kokkonen 指出:「這可能是由於在重核子中出現了前所未有的相互作用,」暗示著原子核內部存在新的物理現象。
核發現的更廣泛背景
這一發現是對 Kokkonen 碩士論文的直接科學後續,她在論文中首次發現了另一種新型原子核 190-砷,其論文於 2023 年發表在《物理評論 C》上。
Kokkonen 表示:「同位素的發現在全球範圍內都很罕見,而這是我第二次有機會參與歷史的創造。」
「每次實驗都是具有挑戰性的,能進行改善對物質極限和原子核結構理解的研究,令人感到非常高興。」
同時,科學界正積極尋求新的發現。早前,來自相對論重離子對撞機(RHIC)Star 協作組的研究人員揭示了有史以來檢測到的最重反物質核子。
這一反核子 antihyperhydrogen-4 由四個反物質粒子組成:一個反質子、兩個反中子和一個反超子。
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