近物所在原子核同位旋对称性破缺实验研究中有新发现

　　中科院近代物理研究所高精度原子核质量测量团队利用“十一五”期间建成的国家大科学装置“兰州重离子冷却存储环”（CSR），精确测量了近质子滴线短寿命核素41Ti、45Cr、49Fe和53Ni的质量，实验数据的精度达到了20－40 keV。利用新得到的高精度原子核质量数据，研究人员首次在fp壳层对同位旋多重态质量公式（Isospin Multiplet Mass Equation, IMME）进行了严格的检验，发现对于A=53、T=3/2的同位旋多重态，IMME公式失效。这一现象是现有的核理论无法解释的。
　　
　　同位旋是强子的基本性质之一，是表征自旋和宇称相同、质量相近而电荷数不同的几种粒子归属性质的量子数。原子核的同位旋由质子和中子的同位旋“合成”得到。而核力具有近似的电荷无关性，导致在原子核中同位旋和同位旋第三分量是好量子数。原子核的同位旋多重态质量满足IMME公式，这是在量子力学微扰理论的框架下得到的最基本的结论之一。
　　
　　该实验发现IMME公式失效，意味着人们对原子核同位旋对称性及其破缺的认知是不完备的。这一发现将激发更多的实验核物理学家对A>40的原子核质量以及同位旋相似态的能量进行更加精确的测量，并吸引理论核物理学家研究核层次中的同位旋对称性及其破缺的物理原因。
　　
　　近物所取得的这一新成果是我国在原子核质量精确测量方面的又一重要突破。相关论文发表在Physical Review Letters, 109, 102501 (2012)上。
　　
　　该项研究得到了科技部973项目、基金委和中科院项目的支持。

论文链接

实验中得到的回旋周期谱