美国FRIB实验揭示低能伽马射线异常增强的磁性来源

据劳伦斯利弗莫尔国家实验室8月21日消息，由美国稀有同位素束流装置(FRIB)牵头、劳伦斯利弗莫尔国家实验室等机构研究人员参与的一项新研究，对核物理领域长期存在的“低能增强”现象给出了新的实验解释。相关成果已发表在《自然》杂志上。

稀有同位素束流装置(FRIB)的一项实验取得了新的成果，解答了关于原子核结构的一个基本问题。(图片：FRIB)

伽马射线是一种电磁辐射。处于激发态的原子核在放射性衰变过程中失去能量、跃迁至更低且更稳定的能级时，会释放伽马射线。过去几十年里，科学家发现某些原子核会发射出数量异常多的低能伽马射线，但这一现象并非出现在所有原子核中，理论上也难以可靠预测其出现条件。

研究团队此次测量了放射性铜同位素衰变为锌时产生的伽马射线。借助FRIB的实验能力和专用仪器，研究人员分离出两种不同衰变状态并分别分析：一种与电跃迁有关，表现为原子核内质子位置变化;另一种与磁跃迁有关，涉及原子核中质子和中子内部磁矩的翻转。

实验结果显示，只有磁跃迁对应的衰变状态出现了低能伽马射线增强。这为“低能增强”现象的磁性来源提供了直接证据，也将实验观测与核结构理论之间建立起更清晰的联系。

研究人员表示，虽然此次实验聚焦于一个原子核体系，但相关发现有望推动更广泛核模型的改进，并帮助科学家更准确模拟恒星、超新星和中子星合并中的核反应过程，包括重元素形成机制。同时，该成果也可能为核能相关过程研究和核取证分析提供新的参考。