新质子幻数出现的原子核质量测量

近日，依托兰州重离子加速器冷却储存环，中国科学院现代物理研究所科研人员首次精确测量了极少中子核硅-22的质量，发现硅-22中质子数14是一个新的幻数。7月2日，《物理评论快报》发表了相关成果。

由质子和中子组成的原子核。在原子核中，质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、原子核在126时期表现出相对稳定的特性，因此这些数字被称为“幻数”。科学家梅耶在20世纪40-50年代(M. G. Mayer)和简森(J. H. D. Jensen)等待提出原子核的壳体模型，成功地解释了幻数的形成机制，从而在1963年获得诺贝尔物理学奖。

近年来，随着核物理研究向远离稳定线的奇特原子核推进，新幻数出现在一些奇特的核中。然而，这些新幻数几乎都是中子幻数，实验中很少报道新的质子幻数。

在此之前，科学家们发现，在氧-22中，中子数为14，质子数为8，中子数为14，具有“幻数”的特点。根据核结构的镜像对称性，理论上推测，在氧-22的镜像核硅-22中，质子数14也应该是一个幻数。硅-22是目前已知的最缺中子的硅同位素。由于其截面小、使用寿命短，在实验中的产生和测量都面临着巨大的挑战，这一理论推测还没有得到实验的证实。

基于兰州重离子加速器冷却储存环，现代物理研究所原子核质量测量研究团队成功测量了硅-22原子核的基态质量，克服了参考核很少的不利因素，将团队之前首次测试的硅-23质量精度提高了近7倍。

基于新的质量数据，研究小组揭示了硅-22中新质子幻数14的出现，得到了当前先进核理论模型计算的支持。进一步研究发现，虽然硅-22具有类似氧-22的双幻特征，但其结构与氧-22之间存在轻微的对称缺陷。

这项研究加深了人们对奇特原子核结构的认识，对于了解原子核核之间的相互作用，探索原子核在极端环境下的出现边界具有重要意义。