科研人員發現原子核低激發態最強同位旋對稱性破缺現象

  

  科研人員依托蘭州重離子加速器大科學裝置開展了質子滴線核22Si衰變性質的高精度測量,探索同位旋對稱性破缺現象,研究成果近日在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發表。這項研究工作由國內外超過15家科研單位的50多位研究人員合作完成,其中香港大學與中國科學院近代物理研究所的研究人員作為共同第一作者與共同通訊作者。 

  對稱性(symmetry)普遍存在于自然界中,是現代物理學中的一個核心概念。對稱性破缺往往蘊含著新物理。研究同位旋對稱性破缺的來源對深入理解核力和核結構有重要意義。 

  實驗方面,研究人員成功研制了在HIRFL-RIBLL1使用的由雙面硅條與離子注入型四分硅以及高純鍺構成的探測器陣列,如圖1所示。此套陣列主要用于遠離穩定線奇特核的β衰變研究,可高效率記錄質子滴線核衰變產生的輕粒子的能量、時間與空間信息?;诖颂钻嚵袦y量了最輕的Tz=-3的原子核22Si的衰變性質,得到其衰變綱圖,如圖2所示。然后與其鏡像核22O的衰變性質開展對比研究,發現躍遷至第一個1+態的鏡像不對稱參數δ達到209(96)%,這也是迄今為止實驗上觀察到的原子核低激發態最強的同位旋對稱性破缺現象。 

 

  1:探測器陣列示意圖 

  理論方面,研究人員發展了獨具特色的四極矩力+對力哈密頓量,并在這種哈密頓量中引進了同位旋非守恒(INC)核力。角動量不為零的INC核力對特定情況下的同位旋對稱性破缺有重要作用。通過包含INC核力的殼模型計算表明如此之強的鏡像不對稱源于質子占據了s1/2軌道,從而說明了質子暈結構導致了同位旋對稱性破缺。 

 

  2:22Si的衰變綱圖 

  該工作得到了國家重點研發計劃,中科院戰略性先導科技專項(B類),香港研究資助局項目,國家自然科學基金,國家財政部穩定支持研究經費的支持。 

  文章鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.192503。 

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