物理学家发现核基态的类分子结构

中国科学院近代物理研究所(IMP)的科学家及其合作者最近在原子核基态中发现了一种分子型结构。该研究发表在《物理评论快报》上。

原子核是一个由质子和中子组成的量子多体系统，它非常小(大约只有原子的万分之一)，但它容纳了原子总质量的99.9%以上。核子之间的相互作用产生了各种有趣的核结构，从球形核到变形核，甚至具有稀疏表面密度的中子晕。这些地层中簇状结构的出现是一种令人着迷的现象。

在原子核的基态中很少见到团簇结构。关于基态团簇结构的讨论可以追溯到1938年，当时理论物理学家通过分析α-共轭核的结合能，提出了在铍等原子核基态中可能存在α-类分子团簇结构。-8、碳12和氧16。然而，由于经典壳模型的单粒子描述的流行，这一理论假设仍未得到验证。

IMP的科学家及其合作者使用一种涉及逆运动学敲除反应的新颖实验方法，验证了富含中子核铍10基态中分子型结构的存在。

该实验是在日本理化学研究所仁科中心的放射性同位素束工厂(RIBF)进行的。在实验中，铍10次级光束以光速一半的速度轰击2毫米厚的固体氢目标。束缚在铍10原子核内的α团簇被质子击倒，几乎没有动量转移到残余原子核，从而保留了有关铍10基态团簇结构的信息。

实验结果表明，敲除反应的实验截面与微观模型下的理论预测具有显着的一致性。这一验证支持了关于铍10基态分子态结构的长期假设，表明形成了α-α哑铃形核心，其中两个价中子垂直于核心轴旋转。

该论文的第一作者、IMP的李鹏杰博士说：“在原子尺度上可以找到类似的结构，但在原子核的基态中却极其罕见。”

该研究为原子核基态分子态结构的理论描述提供了首个实验证据，为进一步探索富中子核基态α团簇结构的演化铺平了道路。