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现有最佳核理论受到挑战?北大杨晓菲合作团队丰中子核“新幻数”研究取得进展

olivia chan

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核物理技术这个学科听上去好像离我们的日常生活很遥远,实际上核物理技术具有巨大的应用价值,在社会的方方面面都存在着它的身影。核物理技术主要为核能源的开发服务。此外,同位素的应用是核技术应用最广泛的领域,包括疾病的诊断和治疗、工业生产线的检测和质控等。

核电荷半径是对核子与核子相互作用的不同方面和核物质的体积特性的敏感探针,为核理论提供了严格的检验和挑战。

日前,由北京大学物理学院和核物理与技术国家重点实验室的杨晓菲研究员合作领导的团队利用激光普技术研究针对丰中子钙区域N=32的中子“新幻数”的研究。研究成果于日前在《自然•物理》期刊上发布,题为“Charge radii of exotic potassium isotopes challenge nuclear theory and the magic character of N = 32”(异国钾同位素的电荷半径挑战核理论和N=32的神奇特性)。

杨晓菲合作团队的实验证据表明,在N=32时,钙区域出现了一个新的魔力中子数,而电荷半径4,5的意外大幅增加则为丰中子系统中核尺寸的演变提出了新的问题。

通过将准星共振电离光谱法与β衰变检测相结合,研究团队能够将钾同位素的电荷半径测量扩展到N=32以外。在这基础上,团队进一步测量了一个52K的电荷半径。在N=32的钾中,它并没有显示出神奇行为的特征。

研究团队对实验结果用两种最先进的核理论:偶合簇理论以及核密度函数理论进行解释。其中,耦合簇理论重现了电荷半径的奇偶变化,但没有重现N=28以后的显著增加。相比之下,这种上升被Fayans核密度函数理论很好地捕捉到,但同时又高估了电荷半径的奇偶交错效应。

研究结果表明,科学界对丰中子系统核尺寸的理解还很有限,并暴露了当前一些最佳核理论模型中存在的问题。相信在未来,随着核物理的不断发展,相关的核理论也会随之更加完善。

译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41567-020-01136-5


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