關(guān)于豐中子核16C的鏈狀分子轉(zhuǎn)動(dòng)帶的研究
不穩(wěn)定原子核占有核素版圖的絕大部分區(qū)域,近20多年來在實(shí)驗(yàn)室中逐步產(chǎn)生出來,表現(xiàn)出一系列新奇的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì),也帶來新的應(yīng)用前景。其中,豐中子原子核的特別奇異的線性鏈狀分子結(jié)構(gòu)已有多年理論預(yù)言,但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)十分困難,需用多種證據(jù)相互印證。此前多個(gè)實(shí)驗(yàn)組在14C中觀察到鏈狀分子態(tài)的個(gè)別證據(jù)(如北大組的前期工作[Phys. Rev. C 95, 021303R(2017) ])。 此次北大組在更加豐中子的16C中,通過反應(yīng)Q值、能級(jí)、自旋、特征衰變綱圖等多個(gè)觀測(cè)量,完整確認(rèn)了π2σ2構(gòu)型的正宇稱線性鏈狀分子轉(zhuǎn)動(dòng)帶的四個(gè)成員,成為這種結(jié)構(gòu)研究的一項(xiàng)重要跨越。 此項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)探測(cè)在我國(guó)的大科學(xué)裝置蘭州重離子加速器(HIRFL)上的RIBLL1放射性束流線上完成。實(shí)驗(yàn)采用每核子23.5 MeV的16C次級(jí)束流,通過非彈散射將16C激發(fā)到集團(tuán)破裂閾值之上的高激發(fā)態(tài)。采用精密的零度粒子望遠(yuǎn)鏡和多套大角度的探測(cè)器組合,精確測(cè)量末態(tài)全部三個(gè)粒子。通過全粒子能動(dòng)量守恒關(guān)系逐事件推知入射粒子能量,避開了放射性次級(jí)束流能量擴(kuò)散的缺陷,首次在彈核碎裂型次級(jí)束實(shí)驗(yàn)中得到分辨率很高的Q值譜,從而清晰的識(shí)別出16C的選擇性衰變路徑。分析過程并采用特殊方法區(qū)分了相鄰硅微條信號(hào)的真假來源,大大提高了最終獲得的多重關(guān)聯(lián)真實(shí)事件數(shù),從而在足夠的統(tǒng)計(jì)下通過模型獨(dú)立的角關(guān)聯(lián)分析獲得了分子轉(zhuǎn)動(dòng)帶頭號(hào)成員的自旋。實(shí)驗(yàn)最終確認(rèn)了價(jià)中子處于π2σ2構(gòu)型的正宇稱線性鏈狀分子轉(zhuǎn)動(dòng)帶的四個(gè)成員:16.5 MeV(0+)、17.3 MeV(2+)、19.4 MeV(4+) 和21.6 MeV(6+)。圖1概略顯示了觀察到的分子帶成員及其衰變特性。實(shí)驗(yàn)還觀察到一個(gè)可能的純?chǔ)?構(gòu)型的分子態(tài)(27.2 MeV),為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了指引。
北京大學(xué)
2021-04-11