中国科学院近代物理研究所与重离子科学与技术全国重点实验室的科研团队,在核物理研究领域取得重大突破。该团队联合国内外合作者,依托兰州重离子加速器国家实验室的先进装置,成功合成出全新核素锫-235及其衰变产物镅-231,相关成果已发表于国际权威期刊《Physics Letters B》。
此次研究聚焦于质子数95至97的缺中子锕系核区,该区域因原子核裂变位垒较低、产生截面极小(仅皮巴量级),且存在多种衰变模式竞争,长期以来被视为核合成领域的"无人区"。研究团队创新性地采用中国超重元素研究专用加速器(CAFE2)提供的强流氩-40束流轰击金-197靶,通过熔合蒸发反应,在充气反冲核谱仪(SHANS2)上首次观测到锫-235的合成信号。
实验过程中,科研人员运用单原子核灵敏探测技术,成功捕获三条具有能量-位置-时间关联的阿尔法衰变链。精确测量显示,锫-235的衰变粒子能量达7632千电子伏特,其子核镅-231的衰变能量为7109千电子伏特,半衰期确定为75秒,阿尔法衰变分支比为17%。这些数据不仅填补了缺中子锫-镅同位素衰变体系的空白,更将人类对重核区核结构的认知边界向前推进了重要一步。
研究团队还对现有理论质量模型进行了系统性验证。对比发现,针对极端缺中子锫-镅同位素,主流理论计算的阿尔法衰变能普遍高于实验值约10%-15%,且对锫同位素衰变趋势的预测存在显著偏差。这种理论与实验的差异为优化核质量模型提供了关键实验约束,特别是为改进描述重核裂变位垒的微观理论提供了重要依据。
该成果标志着我国在超重新核素合成领域达到国际领先水平,相关技术平台和探测方法为探索更重元素合成奠定了坚实基础。研究过程中发展出的强流束流-反冲核分离技术体系,已具备向更重核区拓展的潜力,有望在合成119号、120号元素等前沿课题中发挥关键作用。


