物理学家在新原子核周围发现了质子晕

中国科学院近代物理研究所的研究人员与来自日本、德国和意大利的同事一起，首次对几种奇异原子核的质量进行了精确测量。获得的数据使得确定铝、磷、硫和氩的质子下降线成为可能，并提出一种研究质子晕结构的新方法。

原子核是原子的中心部分，是一个由质子和中子组成的系统。晕是原子核组织的一个特征，其中一个或多个质子或中子与原子核的结合非常弱，以至于它们距离中心相当远，形成一种“云”。这种核的半径明显超过具有相似质子-中子组成的核的半径。

科学家通常会在位于垂落线附近的松散束缚的原子核中观察到光晕，这是原子核稳定的极限，超过该极限，质子就不能再保留在原子核中并“泄漏”出去。

与质子晕相比，科学家更有可能观察到中子晕，因为由于带正电的质子之间的库仑排斥，质子变体形成的频率较低。

一个国际研究小组首次测量了硅、磷、硫和氩同位素 - 23 Si、26 P、27.28 S 和31 Ar 的奇异核质量。科学家们使用等时质谱(Bρ-定义的 IMS)方法，测量随时间变化的原子核质量以及原子核沿着磁存储环飞行的轨迹。他们成功地将硫 28 质量测定的准确度显着提高了 11 倍。收集到的数据使得澄清铝、磷、硫和氩的质子下降线的位置成为可能。

根据对原子核质量的测量，科学家们推导出了一个物理量——镜像原子核的能量差(镜像能量差)。它可以成为质子晕存在的广泛使用的指标。此外，实验结果表明位于质子下降线附近的原子核违反了同位旋对称性。理论计算证实这是由于质子晕的存在造成的。

该研究证实了磷26、磷27、硫27和硫28的原子核中存在质子晕，同时还表明氩31可能是一个具有双质子晕的新原子核。同时确定铝22的基态不具有晕结构。该工作发表在《物理评论快报》上。

这些发现将有助于进一步研究外来核并加深我们对不稳定核中发生的过程的理解。作者认为，镜像核之间的能量差异可以成为检测同位旋对称性破坏和识别质子晕结构的敏感指标。