近代物理所合成新核素223Np

  

  近代物理所实验物理中心研究团队成功鉴别出短寿命缺中子新核素223Np, 实验结果否定了Z = 92质子亚满壳的存在。 

  实验在兰州充气谱仪(SHANS)装置上开展,采用188 MeV40Ar束轰击187Re同位素靶,通过能量、位置、时间关联鉴别方法,成功鉴别出半衰期仅为的短寿命缺中子新核素223Np,其a衰变能为9477(44) keV。实验结果否定了Z = 92质子亚满壳的存在, Z > 82的下一个幻数的理论预言提供了实验参考。 

  分立能级的壳层结构是微观多体系统普遍存在的量子现象,壳效应正是超重元素能够存在物理基础。在稳定线附近,当原子核的质子数或中子数是2, 8, 20, 28, 50, 82和中子数是126, 原子核特别稳定, 这些被称为幻数,它们所对应的壳被称为主壳。目前已知的质子最大幻数是Z =82,探究质子壳结构在Z =82以上的演化, 对于认识超重核的壳结构性具有重要意义。相对于主壳而言, 亚壳(subshell)在维持原子核稳定性上要弱一些。理论上, 关于是否存在Z = 92质子亚壳长期以来一直有争议。相对论平均场(Relativistic Mean-field)模型与宏观-微观(Macroscopic–microscopic)模型都预言了Z = 92亚壳的存在,而大规模壳模型计算却给出了否定结果。 

  新核素223Np的子核219Pa是核素图上寿命最短的a衰变核素(~60 ns)。实验中采用了数字化波形采样技术和快上升的前置放大器,建立了223Np219Pa215Ac211Fr完整的a衰变链,也是首次实验建立219Paa衰变链。图1中是三例 (223Np)-a(223Np)-a(219Pa)三重叠加事件。另外实验中对前放和双面硅条探测器进行了有效的冷却, a粒子能量分辨可以达到~20 keV, 极大地提高了实验的精度。  

  该项研究得到了国家自然科学基金、中科院百人计划、科技部973项目的支持。国内外9个单位的研究人员参加了该工作,相关成果已发表在Physics Letters B上。文章链接: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269317302654 

 

  1:三例前放输出的注入核(223Np)-a(223Np)-a(219Pa)三重叠加事件的波形