王守宇教授团队首次观测到原子核¹⁴²Pr的高自旋态能级结构

近日，我校空间科学与物理学院的王守宇教授团队在核物理领域的国际著名期刊Journal of Physics G上发表题为“First observation of high-spin states in the N=83 nucleus ¹⁴²Pr”的文章。李志泉博士后为文章的第一作者，王守宇教授为文章的通讯作者。Journal of Physics G是英国皇家物理学会的重要期刊，2018年的影响因子为3.534。

Level scheme of ¹⁴²Pr established in the present work.

人们最初对原子核的研究仅仅局限于基态的性质。Mayer和Jensen首先提出的具有强自旋-轨道耦合的壳模型，成功地解释了原子核的幻数，而且能够正确的预言绝大多数原子核基态的自旋和宇称，两人也因此获得了诺贝尔物理学奖。随着实验技术的提高，人们逐渐观测到了大量原子核的低激发态（自旋小于10），玻尔等人在总结了大量低激发态实验数据的基础之上，提出了原子核的集体模型，并因此获得了诺贝尔物理学奖。进一步，重离子加速器开始在核物理研究中广泛应用，人们可以观测到原子核的高自旋态（自旋大于10）能级结构。实验发现原子核处于高自旋态会表现出极其丰富的物理现象和奇异的能级结构。目前还没有一个规范的模型和理论能够统一描述这些奇异现象，出现这个问题的原因，一方面是核理论还有待于进一步完善，另一方面也需要补充和发现更多原子核的高自旋态实验信息。

近年来，N=50与82两个区域的原子核受到大量的实验和理论方面的关注。这些核中不仅存在多质子激发，在高自旋区域还有可能发生N=50或82满壳的破裂，即中子跨壳激发这一有趣现象。我校空间科学与物理学院王守宇教授带领的研究团队已经对其中的⁸⁵Br，⁸⁸Y，⁸⁹Y和¹⁴¹Pr等原子核开展了一系列的研究。对于与N=82同中子素只相差1个中子的N=83同中子素中的¹⁴²Pr，其高自旋态能级信息一直是空白，是非常值得研究的目标核。

王守宇教授团队在中国原子能科学研究院（CIAE）HI-13串列加速器国家实验室，利用重离子熔合蒸发反应¹³⁸Ba(⁷Li, 4n)反应，在38MeV的束流能量条件下成功布居得到了¹⁴²Pr的高自旋态。通过对实验数据进行大量而详细的分析，首次建立了这个原子核的高自旋态能级纲图。实验发现¹⁴²Pr的能级结构主要来自占据πg_7/2、πd_5/2和πh_11/2轨道上的质子与占据νf_7/2、νh_9/2或νi_13/2轨道上中子的耦合，其获得更高角动量的方式更倾向于拆开更多的质子对，而不是激发质子跨越Z=64亚壳。此项工作首次建立了原子核¹⁴²Pr的高自旋态能级结构信息，填补了空白，并研究了在高自旋态区域质子拆对与跨越亚壳激发之间的竞争关系，有重要的科学意义。

本项研究工作得到了国家自然科学基金优秀青年、面上项目，山东省杰出青年基金的资助。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6471/ab3698。

作者：李志泉