近代物理所实现CSR原子核质量精确测量

　　中国科学院近代物理研究所科研人员利用兰州重离子冷却储存环CSRe，首次测量了短寿命核素⁵¹Co的质量，并利用新的质量数据研究了pf壳原子核同位旋非守恒相互作用的影响。

　　短寿命放射性原子核的质量在核结构及核天体物理研究中都具有非常重要的作用。基于储存环的等时性质量谱仪（IMS），是测量短寿命放射性核素质量的一个有力工具。

　　在IMS中，离子在储存环中的回旋频率和其质量电荷比直接相关，由此实现离子鉴别和质量测量。而本次实验中，⁵¹Co²⁷⁺和³⁴Ar¹⁸⁺的质量电荷比非常接近，差别为5×10⁻⁶，仅靠回旋周期无法区分它们。科研人员在实验中发现，离子在飞行时间探测器上产生的信号幅度和离子所带电荷有直接关系。基于这个发现，科研人员发展了一种新的离子鉴别方法，在IMS中首次实现了储存离子的电荷分辨，从而测量了短寿命核素⁵¹Co的质量。通过其质量过剩值ME(⁵¹Co)=−27,342(48)keV，可以得到其单质子分离能Sp(⁵¹Co)=+142(77)keV。新发展的电荷分辨的IMS方法，对测量质荷比接近的原子核的质量，特别是在核结构研究中对具有重大意义的质子中子数相等的原子核研究将起到重要作用。

　　通过新的质量数据，科研人员研究了该核区核力的同位旋对称性。原子核的同位旋对称性是核力电荷无关假定下的直接结果。在同位旋理论框架下，质子和中子被认为是同位旋分量不同的全同粒子。通过镜像核间的库伦位移能，可以研究同位旋对称性。实验结果表明，在pf壳原子核的理论计算中，必须考虑同位旋非守恒相互作用的影响。

　　研究结果发表于Physics Letters B 735 (2014)327-331。

　　⁵¹Co²⁷⁺,³⁴Ar¹⁸⁺及邻近核素的回旋周期、平均信号幅度及计数三维图