科技日?qǐng)?bào)訊 （記者頡滿斌）記者11月25日從中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所獲悉，該所科研人員及合作者近日首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)在原子核基態(tài)中存在分子型結(jié)構(gòu)。該研究發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，并作為亮點(diǎn)工作被美國(guó)物理學(xué)會(huì)的《物理》雜志在線報(bào)道。
原子核是由質(zhì)子和中子等核子組成的量子多體系統(tǒng)，核子間的相互作用形成了多種有趣的原子核結(jié)構(gòu)，從球形核到變形核，甚至是表面密度稀疏的中子暈核。在這些結(jié)構(gòu)中，原子核內(nèi)出現(xiàn)集團(tuán)結(jié)構(gòu)是一個(gè)“特別”有趣的現(xiàn)象。原子核基態(tài)中的集團(tuán)結(jié)構(gòu)并不常見(jiàn)。有關(guān)基態(tài)集團(tuán)結(jié)構(gòu)的討論可以追溯到1938年，理論物理學(xué)家通過(guò)分析α共軛核的結(jié)合能，推測(cè)鈹-8、碳-12、氧-16等原子核的基態(tài)中可能存在α分子型的集團(tuán)結(jié)構(gòu)。但這一理論假設(shè)一直未被證實(shí)。
近期，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研人員和合作者以新穎的實(shí)驗(yàn)方法，首次證實(shí)了在豐中子核鈹-10基態(tài)中存在分子型結(jié)構(gòu)。該實(shí)驗(yàn)在日本理化學(xué)研究所放射性核束工廠（RIBF）上完成。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)下的敲出反應(yīng)，研究了鈹-10的α集團(tuán)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中，0.5倍光速的鈹-10次級(jí)束流轟擊2毫米厚的固態(tài)氫靶，束縛在鈹-10核中的α集團(tuán)由質(zhì)子敲出，幾乎不轉(zhuǎn)移任何動(dòng)量給反應(yīng)余核，使其保持了鈹-10基態(tài)中的集團(tuán)結(jié)構(gòu)信息。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，敲出反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)截面與微觀模型下的理論預(yù)測(cè)非常吻合，從而驗(yàn)證了長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)鈹-10基態(tài)的分子態(tài)結(jié)構(gòu)假設(shè)，即形成α-α啞鈴狀核心，兩個(gè)價(jià)中子垂直繞核心軸旋轉(zhuǎn)。類似的結(jié)構(gòu)可以在原子尺度上找到，但在原子核基態(tài)中非常罕見(jiàn)。
這項(xiàng)研究首次為原子核基態(tài)的分子態(tài)結(jié)構(gòu)理論描述提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，并為進(jìn)一步探索豐中子核基態(tài)中α集團(tuán)結(jié)構(gòu)的演化開(kāi)辟了方向。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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