法国GANIL实验首次一次性绘制十余种不稳定核素裂变“γ凸起”图谱

在法国北部卡昂GANIL加速器设施开展的一项国际实验中，物理学家首次在单次实验中测量了十余种重的不稳定原子核在裂变过程中释放的“过量”高能γ射线，为理解核裂变过程提供了新的实验数据。相关成果已发表在《Physics Letters B》。

实验中，研究人员用铀-238离子轰击铍-9靶，生成不稳定的锔-247原子核。这些受激原子核随后迅速裂变为两个较轻碎片。为了准确识别裂变产物并记录其辐射信号，团队将GANIL的VAMOS++固定式磁谱仪与PARIS移动式γ射线谱仪结合使用：前者用于确定裂变生成核素的质量和电荷，后者负责捕捉这些核素释放的高能γ射线。

研究人员表示，由于受激锔原子核可裂变生成多种不同同位素，为期两周的测量使团队得以一次性获得一组远离稳定谷、富中子的重核γ射线发射数据，其中包括位于双幻数核锡-132附近的十余种不稳定核素。相比以往针对单个同位素开展的长期实验，这组数据在相同实验条件和系统误差下获得，更便于不同核素之间进行可靠比较。

后续理论计算显示，实验观测到的部分高能γ射线可能来自“侏儒共振”现象。在富中子重核中，过量中子会在原子核表面形成所谓“中子皮”。当原子核受到激发时，表层中子可相对于核芯中的质子发生集体振动，并在能量衰减过程中释放高能γ射线。由于这种辐射强度弱于中子皮整体振荡产生的辐射，因此被称为侏儒共振。

研究团队认为，该数据集将有助于改进描述裂变过程的现代核理论模型，加深对裂变动力学的认识。相关结果还可为重核受激态研究、元素合成过程模拟、中子星并合模型以及黑洞寿命估算等基础科学问题提供参考。