中國科學院近代物理研究所科研人員精確測量了一批奇特原子核的質(zhì)量，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質(zhì)子滴線，提出了基于原子核質(zhì)量揭示質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)的新方法。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。
 

　　原子核是由質(zhì)子和中子組成的量子多體系統(tǒng)，一般相鄰原子核的半徑較為接近。暈是弱束縛原子核中的奇異核結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為一個或多個價核子在空間分布上出現(xiàn)很長的拖尾，使得該原子核的半徑顯著大于臨近原子核。此前的實驗研究中，中子暈發(fā)現(xiàn)較多，而質(zhì)子暈發(fā)現(xiàn)較少。這是由于庫侖勢壘限制了質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)的形成，使得在實驗中指認質(zhì)子暈核異常困難。
 

　　該研究利用蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)，使用首創(chuàng)的磁剛度識別等時性質(zhì)譜術(shù)，精確測量了硅-23、磷-26、?硫-27和氬-31的質(zhì)量，并將硫-28的質(zhì)量精度提高了11倍。研究利用新的原子核質(zhì)量數(shù)據(jù)，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質(zhì)子滴線。
 

　　進一步，該研究基于新測質(zhì)量提取了鏡像能差，發(fā)現(xiàn)了一些(近)質(zhì)子滴線核中出現(xiàn)同位旋對稱性破缺。研究認為，這一發(fā)現(xiàn)的物理原因在于(近)質(zhì)子滴線核中可能存在質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)。同時，這一結(jié)論得到理論計算的支持。
 

　　研究基于新方法的分析支持磷-26、27，硫-27、28等質(zhì)子暈候選核中存在質(zhì)子暈的觀點，提出了氬-31是一個雙質(zhì)子暈核，澄清了基態(tài)的鋁-22不是一個質(zhì)子暈核等，為未來開展質(zhì)子暈核相關(guān)的實驗和理論研究指明了方向。
 

　　研究提出，僅與原子核質(zhì)量相關(guān)的鏡像能差可作為探測同位旋對稱性破缺、揭示質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)的靈敏探針，有望推進相關(guān)問題的研究。
 

　　研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(B類)、中國科學院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃、甘肅省自然科學基金的支持。該工作由近代物理所和德國亥姆霍茲重離子研究中心合作完成。