完美平衡的原子打破了核物理的最大規則之一

到目前為止，所有已知的例子都發生在不穩定的富中子核。例子包括鈹 12 (n = 8), Mg-32 (n = 20), Cr-64 (n = 40）。所有這些東西都與自然界中常見的穩定元素相去甚遠。

科學家發現一座驚人的核島

一個國際研究小組進行的一項新研究揭示了一些意想不到的事情。來自奇異核研究中心、基礎科學研究所（IBS）、帕多瓦大學、密西根州立大學、史特拉斯堡大學和其他幾家機構的科學家們在一個意想不到的地方發現了這個傾翻島。

新發現的區域不是出現在重中子核中，而是位於核圖最對稱的部分之一。在這個區域中，質子和中子的數量相等。

稀有鉬同位素研究

研究人員重點研究了鉬的兩種同位素：molybdenum-84（克 = n = 42) 和鉬-86 (克 = 42, n = 44）。兩者均位於 n = 克 線，這在核物理中尤其重要。然而，由於在實驗室實驗中合成它們的困難，研究這些同位素非常困難。

使用密西根州立大學的稀有同位素束和高靈敏度伽馬射線探測器，該團隊以皮秒級的精度測量了激發核態的壽命。

為了產生所需的光束，科學家加速 Mo-92 離子並將其發射到鈹靶上，產生快速移動的 Mo-86 原子核。 A1900 分離器用於從碰撞過程中產生的大量顆粒中分離出所需的部分。隨後 Mo-86 的光束射向第二個目標。在這個步驟中，一些原子核變得興奮，而另一些原子核失去了兩個中子並變成了 Mo-84。

當這些原子核回到最低能階時，它們釋放伽馬射線，提供有關其內部結構的線索。

伽馬射線測量顯示核結構

使用 GRETINA 偵測發射的伽馬射線，GRETINA 是一種高解析度鍺偵測器陣列，能夠追蹤單一伽馬射線交互作用。科學家也使用了 TRIPLEX，這是一種設計用於測量僅持續萬億分之一秒的極短壽命的儀器。

研究人員將測量結果與 GEANT4 蒙特卡羅模擬進行了比較。這使他們能夠確定第一個激發核態的年齡，並估計原子核從球形扭曲的程度。

Mo-84和Mo-86的巨大差異

結果顯示，兩個同行之間形成了鮮明的對比。儘管 Mo-84 和 Mo-86 僅相距兩個五元組，但它們的行為卻截然不同。

Mo-84 顯示出異常大量的質量運動。這意味著許多質子和中子一起穿過殼層中的大間隙。核物理學家將這種現象描述為「粒子空穴激發」。在此過程中，一些核子跳躍到較高能量的軌道，成為粒子，同時在較低能量的軌道上留下空白或空洞。

當許多核子參與這些協調轉變時，原子核就會變得嚴重扭曲。

粒子孔激發與核變形

詳細的理論計算有助於解釋為什麼兩種同位素表現不同。在 Mo-84 中，質子和中子同時經歷非常大的粒子電洞激發。事實上，原子核實際上經歷了 8 個粒子和 8 個孔的重新排列。這種廣泛的重組產生了高度扭曲的核形狀。

此效應是由質子和中子的對稱性與殼間隙變窄之間的相互作用產生的 n = 克 = 40。這種組合使得許多核子很容易同時跨越間隙。

研究人員也發現，如果不考慮三種核力，就無法重現這些結果。在這些相互作用中，三個核子同時相互影響。僅包含兩個常規核反應的模型無法重現觀察到的結構。

新反射島

Mo-86 的行為完全不同。它顯示出更溫和的 4p-4h 激勵，因此失真程度要小得多。

總之，結果表明 Mo-84 位於新發現的「逆溫島」內，而 Mo-86 位於該區域之外。

這就是新發現的「同位旋反射島」。 n = 克 Mo-84 核代表了對稱質子-中子系統中第一個已知的反轉島實例。這項發現挑戰了長期以來關於這些不尋常核區域形成位置的假設，並為將原子核結合在一起的基本力量提供了新的見解。