科技日报记者 颉满斌
5月25日，记者从中国科学院近代物理研究所获悉，该所科研人员与合作者合成了新核素钍-207，并发现了质子数大于82、中子数小于126（Z>82, N<126）核区α衰变能的奇偶效应，相关成果以快报的形式于5月19日发表在《物理评论C》上。
中科院近代物理所研究员甘再国团队与来自中山大学、兰州大学、广西师范大学、中科院理论物理研究所、同济大学、俄罗斯联合核子研究所的研究者合作，在兰州重离子加速器的充气反冲核谱仪上通过熔合蒸发反应36Ar+176Hf，成功合成出新核素钍-207，并测得其α粒子能量和半衰期分别为8167(21) keV和9.7(+46.6-4.4) ms。此次合成的钍-207是近代物理所合成的第34个核素。
36Ar+176Hf 反应产物三重关联链ER-a1-a2的二维图。横坐标和纵坐标分别代表母核和子核的α粒子能量。(图/杨华彬)
该研究还发现并解释了α衰变能的奇偶效应这一新现象。通过对新测量数据和已有数据进行系统分析，研究人员发现在Z>82,N<126核区，无论是同位素还是同中子素的α衰变能都呈现出规律的奇偶震荡，震荡幅度为20-160 keV。而这一发现与人们通常根据Bethe-Weizsäcker公式认为的α衰变能不存在奇偶效应相矛盾。
为了探索α衰变能奇偶效应的形成机制，研究人员分别利用了相对论Hartree-Fock-Bogoliubov模型(RHFB)和大规模壳模型(LSSM)对Z>82,N<126核区原子核进行理论分析。RHFB模型计算表明，α衰变能的奇偶效应来自对关联和未配对核子的阻塞效应。其中对关联除了通过对能之外，还通过核子散射来影响衰变能的奇偶震荡。LSSM模型结果显示，α衰变能的奇偶效应是由包含了特别轨道的组态混合引起的。值得注意的是，无论是RHFB模型中的核子散射还是LSSM模型中的组态混合，都超出了平均场的理论框架，且都不包含在经典的Bethe-Weizsäcker公式中。
α衰变能的奇偶效应。（a）缺中子Po-U同位素基态到基态的α衰变能随中子数的变化情况。（b）利用三点公式提取的α衰变能沿同位素链的奇偶震荡。（c）同位素奇偶震荡的幅度分布。（d）部分同中子素基态到基态的α衰变能随中子数的变化情况。（e）α衰变能沿同中子素链的奇偶震荡。（f）同中子素奇偶震荡幅度分布。(图/杨华彬)
本工作不仅合成了新核素钍-207, 还揭示了α衰变能呈现奇偶效应的原因，这对于进一步改进原子核质量公式提出了要求。
