钍基熔盐核反应堆实验成功了吗（中科院合成新核素钍-207）

澎湃新闻记者 王蕙蓉

近日，中国科学院近代物理研究所与多个单位合作，合成了新核素钍-207，并发现了质子数大于82、中子数小于126(Z>82,N<126)核区α衰变能的奇偶效应。相关成果以快报(Letter)的形式发表在《物理评论C》(Physical Review C)上。

图片来自《物理评论C》(Physical Review C)

中科院近代物理研究所以及理论物理研究所、中山大学、兰州大学、广西师范大学、同济大学、俄罗斯联合核子研究所的科研人员，在兰州重离子加速器的充气反冲核谱仪上，通过熔合蒸发反应36^Ar 176^Hf（Ar为化学元素氩，Hf为化学元素铪），成功合成出新核素钍-207，并测得其α粒子能量和半衰期，分别为8167(21)keV（千电子伏特）和9.7( 46.6-4.4)ms（毫秒）。此次合成的钍-207是近代物理研究所合成的第34个核素。

36^Ar 176^Hf 反应产物三重关联链ER-a1-a2的二维图，横坐标和纵坐标分别代表母核和子核的α粒子能量，图片来自杨华彬

此外，前述团队发现并解释了α衰变能的奇偶效应这一新现象。通过对新测量数据和已有数据的系统分析发现，在Z>82,N<126核区，无论是同位素还是同中子素的α衰变能都呈现出规律的奇偶震荡，震荡幅度为20-160keV。而这一发现与通常根据Bethe-Weizsacker公式所认为的α衰变能不存在奇偶效应相矛盾。

为了探索α衰变能奇偶效应的形成机制，研究分别利用相对论Hartree-Fock-Bogoliubov模型(RHFB)和大规模壳模型(LSSM)，对Z>82,N<126核区原子核进行理论分析。RHFB模型计算表明，α衰变能的奇偶效应来自对关联和未配对核子的阻塞效应。其中，对关联除了通过对能之外，还通过核子散射来影响衰变能的奇偶震荡。LSSM模型结果显示，α衰变能的奇偶效应是由包含特别轨道的组态混合引起的。无论是RHFB模型中的核子散射，还是LSSM模型中的组态混合，均超出平均场的理论框架，且都不包含在经典Bethe-Weizsacker公式中。

α衰变能的奇偶效应，(a)缺中子Po-U同位素基态到基态的α衰变能随中子数的变化情况；(b)利用三点公式提取的a衰变能沿同位素链的奇偶震荡；(c)同位素奇偶震荡的幅度分布；(d)部分同中子素基态到基态的α衰变能随中子数的变化情况；(e)α衰变能沿同中子素链的奇偶震荡；(f)同中子素奇偶震荡幅度分布，图片来自中科大

前述研究合成了新核素钍-207，并揭示了α衰变能呈现奇偶效应的原因，对进一步改进原子核质量公式提出了要求。

责任编辑：李跃群

校对：刘威