日本理化學研究所仁科加速器研究中心的一個國際聯合研究小組,利用重離子加速器設施(RIBF),對氪98、氪100(質子數36,中子數分別為62和64)原子核的低激發態進行研究后發現,氪98原子核中有兩種不同形狀共存的現象。
原子核中的質子和中子由強相互作用連結在一起,互相纏繞形成原子核。原子核形狀由原子核內部的對稱性及其能量決定。在質子數和中子數都為幻數的情況下,原子核內部在球對稱狀態下能量最低,原子核呈球形。隨著原子核內部質子和中子數發生變化,原子核的形狀會變為橢球形,出現扁橢球(碟形)和長橢球(橄欖形)兩種形狀。
原子核存在兩種形狀共存的現象。如A型的原子核在其中子數增加向B型變化時,一些原子核會同時呈現A型和B型,這種現象稱為“形狀共存”。不同形狀同時存在是僅發生在原子核的量子現象,這種原子核較為稀少。形狀共存對於觀察原子核內部的對稱性變化非常重要。發現和研究形狀共存原子核是原子核研究的重要課題之一。
之前的研究表明,在中子數達到60時,質子數38的鍶與質子數40的鋯原子核的形狀發生劇烈變化,但質子數為36的氪原子核未出現明顯變化。此次,研究小組利用RIBF觀察中子數超過60的氪98和氪100原子核,通過將觀測伽馬射線獲得的原子核激發態能級與理論計算進行對比,他們發現,氪98原子核中有長橢球形和扁橢球形混合共存的現象。
研究成果近日發表在《物理評論快報》網絡版上。(記者 陳超)