關于豐中子核16C的鏈狀分子轉動帶的研究
不穩定原子核占有核素版圖的絕大部分區域,近20多年來在實驗室中逐步產生出來,表現出一系列新奇的結構和動力學性質,也帶來新的應用前景。其中,豐中子原子核的特別奇異的線性鏈狀分子結構已有多年理論預言,但實驗發現十分困難,需用多種證據相互印證。此前多個實驗組在14C中觀察到鏈狀分子態的個別證據(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Q值、能級、自旋、特征衰變綱圖等多個觀測量,完整確認了π2σ2構型的正宇稱線性鏈狀分子轉動帶的四個成員,成為這種結構研究的一項重要跨越。 此項研究的實驗探測在我國的大科學裝置蘭州重離子加速器(HIRFL)上的RIBLL1放射性束流線上完成。實驗采用每核子23.5 MeV的16C次級束流,通過非彈散射將16C激發到集團破裂閾值之上的高激發態。采用精密的零度粒子望遠鏡和多套大角度的探測器組合,精確測量末態全部三個粒子。通過全粒子能動量守恒關系逐事件推知入射粒子能量,避開了放射性次級束流能量擴散的缺陷,首次在彈核碎裂型次級束實驗中得到分辨率很高的Q值譜,從而清晰的識別出16C的選擇性衰變路徑。分析過程并采用特殊方法區分了相鄰硅微條信號的真假來源,大大提高了最終獲得的多重關聯真實事件數,從而在足夠的統計下通過模型獨立的角關聯分析獲得了分子轉動帶頭號成員的自旋。實驗最終確認了價中子處于π2σ2構型的正宇稱線性鏈狀分子轉動帶的四個成員: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。實驗還觀察到一個可能的純σ4構型的分子態(27.2 MeV),為后續實驗提供了指引。
北京大學
2021-04-11