首次在原子核中发现赝自旋-手征四重带结构

  中科院近代物理研究所等单位的科研人员首次在131Ba中发现赝自旋-手征四重带结构,并发现它与另一组手征双重带之间存在八极关联。相关成果于6月25日发表在Physics Letters B上。

  作为复杂的量子多体体系,原子核中蕴含的多种对称性是认识和描述它的关键。对称性的一个显著表现是能量近简并的能级结构,在集体转动主导的高自旋区域,则表现为能量近简并的转动带。近年来备受关注的手征双重带、赝自旋伙伴带和宇称双重带分别基于手征对称性、赝自旋对称性和空间反射对称性的自发破缺。围绕这三种对称性,世界各地的研究者已开展了大量的实验和理论工作,发现了不少相应的双重带结构。但在该工作之前,多种对称性的共存以及相应的能级结构鲜见报道。

  中科院近代物理所、巴黎十一大等单位开展了一项国际合作项目,在意大利INFN实验室研究了131Ba的能级结构。借助Galileo探测阵列对高重数符合事件的高探测效率,显著扩展了131Ba的能级纲图(见图1)。其中转动带D3-D6能量相似,又存在很多带间连接跃迁,基于实验特征,将其解释为赝自旋-手征四重带结构。相对论密度泛函理论的计算结果也支持这种指认。

  另外,转动带D7和D8被解释为另一对手征双重带。D7和D3-D6之间存在多条电偶极跃迁,这是在131Ba的同中子素中未曾发现的。这表明131Ba中,准质子轨道h11/2和d5/2存在较强的八极关联,导致电偶极跃迁的增强。

  总之,在131Ba中首次发现了手征、赝自旋和宇称三种基本对称性的共存。

  该工作由中科院近代物理所联合法国巴黎十一大、意大利INFN研究所、意大利帕多瓦大学、北京大学、日本京都大学、意大利费拉拉大学、加拿大西蒙弗雷泽大学、瑞典皇家理工学院、南非iThemba实验室、南非西开普敦大学、匈牙利科学院核研究所、波兰华沙大学等单位共同完成。该工作得到了国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金项目、中科院前沿科学重点研究项目、中法蔡元培合作项目、匈牙利研究发展创新基金、欧洲区域发展基金和匈牙利研究发展创新办公室的支持。