近代物理所合成两种最缺中子新核素

文章来源：近代物理研究所    发布时间：2015-08-31  

中国科学院近代物理研究所实验物理中心超重核研究组的科研人员利用兰州重离子加速器上的充气反冲核谱仪(SHANS)，成功合成了215U 和216U等两种最缺中子新核素。

新核素合成是核结构研究的重要内容之一。截止2014年，核素图上已有近3200种核素，除去自然界存在的300多种，其余都是人工合成的。缺中子新核素 (包括超重核素) 往往通过熔合蒸发反应产生，利用能量-位置-时间关联法进行鉴别，在本底情况下可以做到单原子的鉴别。

在核素图中，U是第92号元素，它拥有25种同位素(包括215U 和216U)。这次实验观测到的215U 和216U是铀的两个质量最轻的同位素。

　　在实验第一阶段，科研人员利用熔合蒸发反应180W(40Ar,4n)216U，观测到6条216U的α衰变链，其中4条被指认为216U的基态到子核基态的α跃迁。根据这4条衰变链，216U基态核的半衰期和衰变α粒子的能量被确定为和8.384(30)MeV。另外2条链被指认为216U同核异能素态的α跃迁。根据这两条衰变链，216U同核异能素态的半衰期和衰变α粒子的能量被确定为 和10.582(30)MeV。实验测得216U的产生截面约为300pb。

在实验第二阶段，科研人员提高束流能量，利用熔合蒸发反应180W(40Ar,5n)215U，观测到2条215U核基态的α衰变链。根据这2条衰变链，215U的半衰期和衰变a粒子的能量被确定为和8.428 (30)MeV。 215U的产生截面约为50pb。实验测量的半衰期与经验公式计算值相符，衰变α粒子的能量与衰变能的系统性相吻合(如图所示)。

上图是缺中子同位素(Rn-U)的基态到基态的衰变a粒子能量随中子数的变化情况(209Th 除外)。蓝色空心方块是文献值，红色实心方块是本次实验的测量值。从图中可以看出，216U和215U测量值很好地符合整个核区衰变a粒子能量的系统性。请注意，图中217U衰变α粒子能量来源于唯一的文献值8.005(20) MeV，从中可以看出，这个值明显偏离系统性。科研人员认为，这个值可能不是217U基态到基态的衰变a粒子能量。这一猜想有待实验数据的证实。