科研進(jìn)展
近代物理所合成新核素钚-227
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所的科研人員與合作者發(fā)現(xiàn)了钚元素的一個(gè)新的同位素钚－227，相關(guān)成果于10月3日在Physical Review C?期刊上發(fā)表。
當(dāng)原子核的核子數(shù)等于某些特殊的數(shù)目時(shí)（2、8、20、28、50、82、126），原子核會(huì)特別穩(wěn)定，形狀接近球形，這些數(shù)字被稱為幻數(shù)?；脭?shù)的存在反映了原子核的殼層結(jié)構(gòu)。126是中子特有的幻數(shù)，已有研究表明隨著原子序數(shù)的增大，中子幻數(shù)126的殼效應(yīng)從82號(hào)鉛元素到92號(hào)鈾元素有連續(xù)減小的趨勢(shì)。那么，該幻數(shù)的殼效應(yīng)是否在更重的核區(qū)（質(zhì)子數(shù)≥93）也會(huì)減弱呢？這一科學(xué)問(wèn)題是目前殼效應(yīng)演化研究的熱點(diǎn)。
近年來(lái)，近代物理所新核素研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)合成多個(gè)93號(hào)元素镎的新同位素，找到了中子幻數(shù)126殼效應(yīng)在镎同位素中存在的證據(jù)。然而，對(duì)于研究該幻數(shù)是否在94號(hào)钚元素的同位素中存在還缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)。為了獲取關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，近代物理所團(tuán)隊(duì)制定了合成未知核素钚－221至钚－227的相關(guān)計(jì)劃。
依托蘭州重離子加速器，研究團(tuán)隊(duì)利用充氣反沖核譜儀SHANS，通過(guò)熔合蒸發(fā)反應(yīng)成功觀測(cè)到了新核素钚－227。團(tuán)隊(duì)測(cè)量了該新核素的α衰變能約為8191 keV， 半衰期約為0.78秒。進(jìn)一步研究顯示，钚－227的衰變能和半衰期滿足已知钚同位素α衰變性質(zhì)的系統(tǒng)規(guī)律。
钚－227是近代物理所合成的第39個(gè)新核素，也是中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的首個(gè)钚同位素。它的成功合成為繼續(xù)發(fā)現(xiàn)其它更輕的钚同位素、深入研究中子幻數(shù)126殼效應(yīng)的演化奠定了基礎(chǔ)。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：https：／／doi．org／10.1103／PhysRevC．110.044302
圖：實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的9個(gè)新核素钚－227的α衰變事件以及钚－227在核素圖上的位置（紅色五星）。藍(lán)色五星標(biāo)記的是近代物理所團(tuán)隊(duì)此前合成的部分新核素。（圖／楊華彬）
