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提供關(guān)鍵樣本 科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中觀(guān)測(cè)到新核素鋁-20
2025年08月05日 13:33:21
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：252
鋁-20基態(tài)通過(guò)級(jí)聯(lián)的質(zhì)子-雙質(zhì)子發(fā)射的兩步過(guò)程進(jìn)行衰變。首先，基態(tài)鋁-20會(huì)發(fā)射一個(gè)質(zhì)子，衰變?yōu)橹虚g態(tài)鎂-19，隨后鎂-19基態(tài)同時(shí)發(fā)射兩個(gè)質(zhì)子，最終衰變?yōu)榉€(wěn)定核素氖-17。
核素是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。同一種同位素的核性質(zhì)不同的原子核，它們的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，結(jié)構(gòu)方式不同，因而表現(xiàn)出不同的核性質(zhì)。目前，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3300多種核素，其中不足300種為自然界中天然存在的穩(wěn)定核素，其余均為不穩(wěn)定核素，會(huì)發(fā)生放射性衰變。
而這些衰變也存在差異性，目前常見(jiàn)的衰變模式有α衰變、β-衰變、β+衰變、電子俘獲(EC)、γ躍遷以及裂變等，不同的衰變本身也放映了不同的核性質(zhì)。事實(shí)上，原子核都有“同核異能態(tài)”的現(xiàn)象，具有相同質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核衰變方式、半衰期、能量等等都可能是不同的，因此核素也就成了表達(dá)核性質(zhì)的獨(dú)立概念。
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所在原子核的奇特衰變研究領(lǐng)域獲得新的進(jìn)展，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)首次在實(shí)驗(yàn)中觀(guān)測(cè)到新核素鋁-20，并發(fā)現(xiàn)其通過(guò)稀有的三質(zhì)子發(fā)射模式進(jìn)行衰變。與自然界穩(wěn)定存在的鋁同位素相比，鋁-20少7個(gè)中子，這也使得其是目前為止，人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的最輕鋁同位素。
根據(jù)相關(guān)報(bào)道介紹，在此次研究中，科研人員基于德國(guó)亥姆霍茲重離子研究中心的碎片分離器裝置，利用飛行中衰變實(shí)驗(yàn)技術(shù)測(cè)量了鋁-20衰變產(chǎn)物的角關(guān)聯(lián)，首次觀(guān)測(cè)到新核素鋁-20的三質(zhì)子發(fā)射現(xiàn)象。
研究顯示，鋁-20基態(tài)通過(guò)級(jí)聯(lián)的質(zhì)子-雙質(zhì)子發(fā)射的兩步過(guò)程進(jìn)行衰變。首先，基態(tài)鋁-20會(huì)發(fā)射一個(gè)質(zhì)子，衰變?yōu)橹虚g態(tài)鎂-19，隨后鎂-19基態(tài)同時(shí)發(fā)射兩個(gè)質(zhì)子，最終衰變?yōu)榉€(wěn)定核素氖-17。
這一過(guò)程體現(xiàn)了鋁-20作為首例具有“子核”雙質(zhì)子放射性的三質(zhì)子發(fā)射核的獨(dú)特性。值得一提的是，由于三質(zhì)子發(fā)射需克服質(zhì)子間的強(qiáng)庫(kù)侖斥力，僅在極端缺中子核素中可能出現(xiàn)，因此鋁-20也為研究原子核在極端條件下的行為提供了關(guān)鍵樣本，推動(dòng)了核物理對(duì)原子核存在極限的探索。
目前相關(guān)論文發(fā)表在國(guó)際期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，感興趣的讀者可以查閱學(xué)習(xí)。
本文參考資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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