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近日，我院核物理研究团队参与合成新核素钍-207，并发现了Z>82, N<126核区α衰变能的奇偶效应，相关成果以Letter的形式发表在Physical Review C上。
我院核物理团队成员参与了该成果的实验测量和物理分析等工作。实验基于兰州重离子加速器的充气反冲核谱仪，通过重离子熔合蒸发反应36Ar+176Hf，成功合成出新核素钍-207，并测得其α粒子能量和半衰期分别为8167(21) keV和9.7(+46.6-4.4) ms。此次合成的钍-207是近代物理所合成的第34个核素，是我院核物理研究团队参与合成的第4个新核素。
图1. 207Th和208Th的α衰纲图/图源：PRC
该研究还发现并解释了α衰变能的奇偶效应这一新现象。通过对新测量数据和已有数据进行系统分析，研究人员发现在Z>82，N<126核区，无论是同位素还是同中子素的α衰变能都呈现出规律的奇偶震荡，震荡幅度为20-160 keV。而这一发现与人们通常根据Bethe-Weizsacker公式认为的α衰变能不存在奇偶效应相矛盾，也对于进一步改进原子核质量公式提出了要求。
图2. α衰变能的奇偶效应/图源：PRC
为了探索α衰变能奇偶效应的形成机制，研究人员分别利用了相对论Hartree-Fock-Bogoliubov模型(RHFB)和大规模壳模型(LSSM)对Z>82,N<126核区原子核进行理论分析。RHFB模型计算表明，α衰变能的奇偶效应来自对关联和未配对核子的阻塞效应，其中对关联除了通过对能之外，还通过核子散射来影响衰变能的奇偶震荡。LSSM模型结果显示，α衰变能的奇偶效应是由包含了特别轨道的组态混合引起的。值得注意的是，无论是RHFB模型中的核子散射还是LSSM模型中的组态混合，都超出了平均场的理论框架，且都不包含在经典的Bethe-Weizsacker公式中。
该工作得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等多个项目的支持。
近年来，我院核物理学科发展迅速，理论与实验并重，目前已跻身省内核物理研究最强方阵。核物理研究团队积极主导参与国内外重要科技合作，团队成员也多次访问美国、德国、日本等国科研机构，大大提升了我院的影响力。
参考资料：
H. B. Yang et al. Phys. Rev. C 105 (2022) L051302. https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.105.L051302
近代物理所合成新核素钍-207，
https://mp.weixin.qq.com/s/a4_BXAPKjpVcy8OUg0-nYQ