科研人员首次建立短寿命核素220Pa α衰变链

  

  在重核与超重核区,α衰变谱学研究是了解原子核性质、获得核结构信息的重要手段,α衰变链的建立是进行核素指认的关键。通常,建立衰变链的方法是对产物进行注入-衰变关联测量。 

  之前德国、日本研究组分别对220Pa进行过实验研究。在前者的实验装置中强调对短寿命核的收集,无法进行注入-衰变关联测量,仅依靠其α衰变的寿命进行了核素指认;在后者实验中仅观测到了一条新α线,也无法可靠地进行核素指认。由于缺乏衰变链的信息,这两次实验结果均欠说服力,仅分别在会议文集和内部年报中进行了报道。由于220Pa的寿命非常短(~1µs),注入信号与其α的衰变信号发生叠加,在传统的电子学中无法分开,因而很难建立起其α衰变链。 

  最近,近代物理所实验物理中心研究团队利用双面硅条探测器和数字化波形采样技术,在兰州充气谱仪(SHANS)装置上合成了220Pa,成功将注入信号与α衰变信号解析出来,精确测量了α能量和半衰期,得到220Pa基态的α衰变能量及其半衰期分别为9.52016MeV0.9013µs首次建立起了220Pa-α(220Pa)- α(216Ac)衰变链。根据α衰变宽度,指认出220Pa基态的自旋宇称为1-。本次实验数据非常好地符合N=129同中子素的系统性,而前两次实验数据均明显偏离了该系统性。 

  此项研究得到国家自然科学基金、中科院“百人计划、科技部973项目的支持。主要实验人员来自中科院近代物理所,合作实验人员来自北京大学、原子能科学研究院、南京大学和北京师范大学等国内4个单位。结果发表Phys. Rev. C。文章链接:https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.96.014324  

 

  1 N=129同中子素α衰变宽度的系统性。图中实心方块为本次实验的结果,三角形和圆形分别为德国、日本的实验结果。