“双质子发射”研究方面进展

  近代物理研究所科研人员及其合作者依托兰州重离子加速器大科学装置开展了质子滴线核27S的β衰变性质的高精度测量,首次实现了27S的β缓发双质子(β2p)的关联测量,该项成果于6月15日以快报(Letter)的形式在Physical Review C发表。这项研究工作由国内外超过20家科研单位的60多位研究人员合作完成,其中中国科学院近代物理研究所的研究人员为第一作者与共同通讯作者。

  双质子发射是一个量子隧穿过程(图1),隧穿几率取决于衰变能与库仑势垒,其中库仑势垒的高度由原子核中的质子数,即Z值决定。双质子衰变是典型量子三体破裂过程,末态由衰变余核与两个质子构成,对关联在衰变过程中扮演重要的角色。因而,双质子发射对于深入探索开放量子系统,对关联以及奇特核结构具有重要的科学意义。 

  实验中,研究人员成功研制了在HIRFL-RIBLL1使用的由双面硅条与离子注入型四分硅以及高纯锗构成的探测器阵列。此套阵列主要用于远离稳定线奇特核的β衰变研究,可高效率记录质子滴线核衰变产生的轻粒子的能量、时间与空间信息。基于此套阵列测量了质子滴线核27S的衰变性质,研究人员确定了27P同位旋相似态跃迁至25Al基态的双质子的能量为6372(15) keV,分支比为2.4(5)%,然后在实验上首次得到了双质子发射的角关联(图2),与蒙特卡罗模拟结果比较发现在27S的β2p中级联发射成分占92%,2He发射成分仅占8%,即27S的β缓发双质子衰变主要为级联发射机制。 

  该工作得到了中科院战略性先导科技专项(B类)、国家重点研发计划、国家自然科学基金以及国家财政部稳定支持研究经费的支持。 

  文章链接:https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.103.L061301