由中国香港大学，日本理化学研究所（RIKEN）和CEA(法国)领导的一项国际合作使用RIBF(RI Beam Factory)在RIKEN Nishina Center for Accelerator-Base Science中证明34是中子的“幻数”，这意味着具有34个中子的原子核比通常预期更稳定，早期的实验有表明，但没有清楚地证明这一点。现在发表在《物理评论快报》期刊上的这些实验是使用钙54进行，钙54是一种不稳定的核，有20个质子和34个中子。
（博科园温馨提示：百科词条可以更新改写了，参考期刊文献见本文末，谁去写一下？）通过实验，研究人员表明，它表现出强烈的壳层闭合，这种情况与具有闭合电子壳层的原子(如氦和氖)在化学上不活跃的情况类似。虽然人们曾经认为质子和中子在原子核中像汤一样聚集在一起，但现在人们知道它们是以壳的形式组织起来。
随着核壳的完全填充，通常被称为“幻数”，原子核显示出可以在实验室中探测的独特属性。例如，原子核第一激发态的大能量表示一个幻数。对富中子核的研究表明，需要在已知的规范数2、8、20、28、50、82和126上添加新的数。2013年RIBF也进行了对钙54的初步测试，已经表明这个数字应该存在。
在新实验中，研究重点转向确定其实际强度，目前的实验中，研究团队通过煞费苦心地一次敲出一个中子，直接测量了占据钙54中单个壳层的中子数量。为了做到这一点，该研究小组使用了一束含有钙的光束，其速度约为光速的60%，通过BigRIPS同位素分离器进行选择和鉴定，并将该光束碰撞成浓液氢或质子的靶子。冷却到20K的极低温度，同位素详细壳层结构是从中子与质子碰撞时被击出的截面推断出来。
这使得研究人员可以将它们与不同的壳层联系起来，Nishina中心Pieter Doornenbal的说：这是第一次能够定量地证明所有中子壳都填满了54Ca，而34个中子确实是一个很好的幻数。这一发现表明，34是幻数集的一部分，尽管它的出现仅限于核图中非常有限的区域。未来的主要努力将集中在划定这一区域。此外，对于更多富含中子的系统，如Ca60，更多的幻数被预测，这些‘奇异的’系统目前超出了RIBF进行详细研究的范围
但研究人员相信，由于其不断增强的能力，将在可预见的未来变得可获得。这一发现证实了富中子钙同位素中新壳层闭合的出现，利用有效GXPF1BS相互作用和从头计算的壳模型计算得到的扭曲波脉冲近似反应形式与实验结果一致。获得的横向动量分布和平行动量分布表明，在反应顶点重构为最终状态自旋宇称分配的厚液氢靶上，准无单中子敲除在逆运动学中是敏感的。
博科园｜研究/来自：日本理化学研究所
参考期刊《物理评论快报》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.142501
发表于 2020-9-26 23:04
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