最近的研究表明, 在弱束缚的非稳定原子核中, 集团化的趋势加强, 这会引起一系列可观察的新现象和新效应.

这项名为“Determination of the cluster spectroscopic factor of the 10.3 MeV state in 12Be”的研究发表于SCIENCE CHINA Physics, Mechanics  &  Astronomy, 2014, Vol.57, No.9, 由北京大学物理学院杨再宏博士为第一作者, 叶沿林教授担任通讯作者.

集团化是典型的非线性和对称性破缺的过程, 在物质结构的各个层次都存在, 比如宇宙整体膨胀过程中局部星系的反向凝聚, 夸克-胶子等离子体的强子化过程, 原子体系中的团簇形成等等. 通常认为原子核的结构单元是质子和中子(统称核子), 但早在上世纪30年代, 就已经开始发现稳定原子核内α集团存在的证据, 随后研究了集团间的有效相互作用. Ikeda在1968年提出了阈效应和集团相对紧密度的概念, 大大加深了人们对原子核集团结构的理解. 自上世纪90年代以来, 非稳定核的研究揭示了在稳定性极限区域集团化增强的趋势, 但可靠的实验证据还很缺乏. 本文提供了¹²Be中集团结构的清晰的实验结果.

该研究工作的创新之处在于首次完整提出并在¹²Be实验中准确提取了表征原子核集团结构的三条判据: 大转动惯量的分子转动带; 反常增强的特征激发强度; 较大的集团结构谱因子. 本文着重分析第三条判据.

在集团分离阈附近的原子核共振态, 可以通过多种路径衰变, 其中集团衰变的分支比对确定集团结构必不可少, 需要准确测定. 本文通过态空间分析, 非共振态本底分析等排除了多个干扰衰变道, 然后利用理论模型研究了不同量子态的角分布相对关系, 从而综合利用不同角度区域的测量, 得出了集团衰变分支宽度, 从中提取出集团结构谱因子. 这套分析方法具有普遍意义, 结果显示¹²Be中10.3 MeV激发态的集团结构谱因子达到0.53(10), 是典型的集团态.

此项实验由北京大学和中科院近代物理研究所的科研人员在我国的核物理大科学装置HIRFL上配置的RIBLL放射性束流线上完成, 对认识非稳定核的集团结构具有重要意义. 特别是在实验中发展的零度测量技术, 为后续研究开辟了新的途径.

此项研究得到了国家自然科学基金项目(批准号: 11035001, 11275011)资助.

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