原子核结构研究取得新进展

仙仙

近日，中国原子能科学研究院与北京航空航天大学、中山大学、意大利帕多瓦大学/莱尼亚罗利国家实验室、深圳大学、苏州大学有关科研人员合作，在意大利莱尼亚罗利国家实验室，利用重离子熔合蒸发反应对212Rn（氡212）的能级结构进行研究，并取得新进展。该研究结果在线发表于国际核物理研究领域著名学术期刊Physics Review C（《物理评论C》）, 题目为《New level scheme and shell model description of 212Rn》（《212Rn的新能级结构研究及壳模型描绘》），文章第一作者为原子能院李聪博副研究员，通讯作者为北京航空航天大学教授张高龙。


原子核是由几个到几百个核子（包括质子、中子）组成的复杂体系。当质子数或中子数为2、8、20、28、50、82和中子数为126时，原子核最稳定，在自然界的丰度也最高。上世纪50年代，核物理理论学家建立了数学模型（即壳模型），用于解释上述类别原子核稳定的原因，带来了核结构研究的飞跃。该模型将原子核分为不同壳层，把每一个表示质子或中子的数字称为“幻数”。几十年来，尽管壳模型几经改进，但其中依然存在大量假设和近似，不能全面解释原子核性质，只能指出原子核内部运动的部分特点。


212Rn核由86个质子、126个中子组成，是最重的幻数核之一（N=126），实验上很难观察到其能级信息。研究人员利用6Li（锂6）重离子束轰击209Bi（铋209）靶，使212Rn处于能量较低状态，发现了29条新的γ跃迁和16条新的能级。中山大学利用大规模的壳模型对新发现的能级结构进行计算后，结果与实验观测值总体相符。此次研究的新结果对进一步认识大组态空间的壳模型提供了帮助，为未来开展更大规模壳模型计算提供了重要参考。




该工作获得了国家自然科学基金、中核集团和基金委的核技术创新联合基金、财政部稳定支持研究经费等项目的支持。