近日，中國科學(xué)院近代物理研究所超重核研究團(tuán)隊與合作者利用中國超重元素研究加速器裝置（CAFE2），首次合成了新核素鏷-210，該核素是目前已知的最缺中子的鏷同位素。相關(guān)研究成果于5月29日發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。

合成與研究新核素是原子核物理研究的前沿?zé)狳c，對于探索原子核的存在極限、揭示新物理現(xiàn)象、深化對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解具有重大意義。然而，在極端缺中子的錒系核區(qū)，新核素的產(chǎn)生截面極低（皮巴量級），且壽命極短（毫秒甚至微秒量級），這對實驗合成研究帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊利用中國超重元素研究加速器裝置（CAFE2）提供的鈣-40束流轟擊镥-175靶，通過熔合蒸發(fā)反應(yīng)，在充氣反沖核譜儀（SHANS2）上成功合成了質(zhì)子滴線外新核素鏷-210，并成功測量了該核素的α衰變能量和半衰期。

結(jié)合已有實驗數(shù)據(jù)，團(tuán)隊拓展了重核區(qū)質(zhì)子滴線附近核素α衰變性質(zhì)的系統(tǒng)性，并檢驗了理論模型對遠(yuǎn)離β穩(wěn)定線原子核性質(zhì)的預(yù)言?；谄浞墙?/span>α衰變特性，研究建議了鏷-210基態(tài)的自旋宇稱為(3?)，這一結(jié)論得到了大規(guī)模殼模型及粒子數(shù)守恒推轉(zhuǎn)殼模型理論計算的支持。此外，根據(jù)測量的質(zhì)子分離能，研究提供了鏷-210中不存在托馬斯-埃爾曼效應(yīng)的實驗證據(jù)。

本工作由近代物理所聯(lián)合中國科學(xué)院大學(xué)、先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室、山東大學(xué)、中山大學(xué)、中國科學(xué)院理論物理研究所、同濟(jì)大學(xué)、蘭州大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、廣西師范大學(xué)、英國約克大學(xué)的研究人員合作完成。論文第一作者為近代物理所副研究員張明明，近代物理所馬龍研究員和甘再國研究員為共同通訊作者。

該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金、甘肅省重大項目等項目的支持。??

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60047-2

圖1：實驗測得的α衰變能譜和母子核α粒子能量的二維符合散點圖

圖2：新一代充氣反沖核譜儀（SHANS2）

（超重核與核結(jié)構(gòu)研究室???供稿）