加速器实验室提供有关神奇N=50 中子壳层闭合的详细数据

芬兰于韦斯屈莱大学物理系的研究人员发现了有关银同位素链中所谓的魔中子 50 号壳层闭合强度的新信息。

有关原子核特性的更多详细信息将为完善我们对核力的理解提供重要信息。该研究改进了最先进的理论模型，从而有利于原子核的整体描述。

核物理学家们将注意力集中在核图上锡-100(100 Sn)以下的区域。锡-100 是最重的双魔自共轭核，其附近区域表现出多样的核结构现象。

基本核特性(例如该区域中奇异核的结合能)对于评估壳层闭合稳定性和单粒子能量的演变至关重要。此外，这些特性有助于研究长寿命异构体上的质子-中子相互作用以及质子滴线的接近度。

“此外，结合能为准确描述快速质子俘获等天体物理过程提供了重要数据。精确的核数据是核物理理论预测的关键基准，确保了理论模型的准确性和可靠性。

“我们在突破性工作中观察到的电荷半径行为支持了银同位素链中 N=50 的神奇性，”于韦斯屈莱大学的研究员、讲师 Mikael Reponen 解释道。

该研究已发表在《物理评论快报》上，也是研究人员之前在《自然通讯》上发表论文的直接后续。

新技术带来更详细的数据

在最新研究中，研究人员利用了高效的热腔捕获激光离子源，并结合了采用最先进相位成像离子回旋共振 (PI-ICR) 技术的 Penning 阱质谱仪。这使得研究人员能够更详细地研究奇异银同位素中神奇的 N = 50 中子壳层闭合。

于韦斯屈莱大学的科学院研究员 Zhuang Ge 表示：“采用新颖的奇异核生产方法，结合高精度质量测量技术，可以探测银-95-97 原子核的基态质量和银-96 中的同质异能态，精度达到约 1 keV/c²，即使产量低至每 10 分钟发生一次事件。”

Ge 继续说，这些新的质量值量化了银同位素链中 N = 50 壳层闭合的稳健性，并为 N = Z 线附近的最先进的核从头算、密度泛函理论和壳层模型计算提供了基准。

理论家必须复制实验结果

银-96 异构体的精确激发能量可作为从头算预测基态以上核性质的基准，尤其是对于靠近锡-100 附近质子滴线的奇奇核。

此外，作为一种可能的天体物理核异构体，首次精确测量了银-96异构体的激发能量，使得在天体物理建模中可以将银-96的基态和异构体作为不同的物种处理。

“所有应用理论方法都面临着重现 N = 50 中子壳层和质子滴线核基态特性趋势的挑战。因此，我们的测量为改进核力提供了重要信息，从而改进了这些理论模型，并有利于原子核的整体描述，”Ge 说。

更详细的同位素测量

这项工作凸显了加速器实验室 IGISOL 设施首次采用的新实验方法的科学能力。相位成像彭宁阱质谱技术与热腔捕获激光离子源的结合提供了极高的灵敏度，能够以极低的产量对奇异同位素进行高精度质量测量。

Reponen 表示：“基于此项研究的成果，正在进行的研究将在不久的将来揭示锡-100 下方紧邻区域沿 N=Z 线的基态特性。”