中科院近代物理研究所與合作者發(fā)現(xiàn)了钚元素的一個新的同位素钚-227。10月3日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論C》（Physical Review C）上。

當(dāng)原子核的核子數(shù)等于某些特殊的數(shù)目時（2、8、20、28、50、82、126），原子核特別穩(wěn)定，形狀接近球形。這些數(shù)字被稱為幻數(shù)。而幻數(shù)的存在反映了原子核的殼層結(jié)構(gòu)。126是中子特有的幻數(shù)。已有研究表明，隨著原子序數(shù)的增大，中子幻數(shù)126的殼效應(yīng)從82號鉛元素到92號鈾元素有連續(xù)減小的趨勢。那么，該幻數(shù)的殼效應(yīng)是否在更重的核區(qū)（質(zhì)子數(shù)≥93）減弱？這一科學(xué)問題是殼效應(yīng)演化研究的熱點。

近年來，近代物理所新核素研究團隊通過合成多個93號元素镎的新同位素，找到了中子幻數(shù)126殼效應(yīng)在镎同位素中存在的證據(jù)。然而，關(guān)于該幻數(shù)是否在94號钚元素的同位素中存在，缺少實驗證據(jù)。為了獲取關(guān)鍵實驗數(shù)據(jù)，該團隊制定了合成未知核素钚-221至钚-227的研究計劃。

依托蘭州重離子加速器，該團隊利用充氣反沖核譜儀SHANS，通過熔合蒸發(fā)反應(yīng)觀測到新核素钚-227。研究測量發(fā)現(xiàn)，該新核素的α衰變能約為8191 keV，半衰期約為0.78秒。進一步，研究顯示，钚-227的衰變能和半衰期滿足已知钚同位素α衰變性質(zhì)的系統(tǒng)規(guī)律。

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钚-227是近代物理所合成的第39個新核素，也是中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的首個钚同位素。它的合成為繼續(xù)發(fā)現(xiàn)其他更輕的钚同位素、探討中子幻數(shù)126殼效應(yīng)的演化奠定了基礎(chǔ)。

實驗觀測到的9個新核素钚-227的α衰變事件以及钚-227在核素圖上的位置（紅色五角星）；藍(lán)色五角星標(biāo)記的是近代物理所團隊此前合成的部分新核素。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目等的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevC.110.044302