北京大学教授叶沿林带领的研究团队与澳门赌场近代物理研究所核反应研究组合作,利用兰州重离子加速器国家实验室大科学装置HIRFL-RIBLL,通过3个关键的观测量,准确识别了丰中子核12Be的分子态集团结构,从实验上澄清了一个存在多年的科学争议,特别是首次在非稳定核中观察到基于集团结构的单极跃迁的反常增强。研究成果在美国物理学会的《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 112,162501(2014))发表。
传统稳定区原子核结构的基本图像是平均场基础上的独立粒子运动,但在特殊条件下,也表现出集团结构自由度。而在远离稳定线的区域,由于弱束缚和体积膨胀以及与连续态的耦合,集团或分子态结构呈现增强趋势,这会引起原子核性质、对外作用和反应、核理论描述等的根本性变化,也会影响到实际应用和对核天体演化路径等的认识,因此受到广泛关注。
由于多种自由度和结构形态的混合,实验上准确识别集团结构十分困难,需要同时测定转动惯量(激发能-自旋依赖关系)、集团衰变分支宽度、特征跃迁模式等。特别是近年提出的单极跃迁强度,成为识别集团结构的一个敏感观测量。到目前为止,实验上准确识别的核集团态还很少且集中在稳定核。北京大学和近代物理所开展的合作研究,同时测定了上述3个物理量,特别是首次在非稳定核中测定增强的单极跃迁强度,从而清楚标识了非稳定核12Be中10.3 MeV近阈激发态的分子集团结构,澄清了核科学界多年的争论。
该实验采用了独特的零度测量技术,从而实现了非稳定核单极跃迁强度的定量观测。对轻核区集团结构的研究而言,此项研究在物理思想、实验路线方面均有重要的原创性。
这一原创性成果表明兰州重离子加速器国家实验室放射性束流线(RIBLL)处于国际先进水平。RIBLL作为国内放射性束物理实验研究的主要平台之一,自建成以来在澳门赌场、科技部、国家自然科学基金委等方面的长期经费支持下,在国内高校和研究单位科研工作者的紧密协作与不懈努力下,取得了一批重要成果。相关研究团队正充分利用该装置的设计优势,自主研制先进的核物理实验探测设备,有望在放射性束实验核物理方面作出更多国际一流的创新成果。
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12Be中分子态自旋的确定和单极激发强度的提取