湖南
在微观的原子世界里，科学家们完成了一项惊人壮举 —— 成功制造出超罕见的氢 - 6 同位素，还顺便挑战了现有的核物理理论，这究竟是怎么回事呢？
氢，这个我们再熟悉不过的元素，通常以普通氢（氕）、氘和氚的形式存在于生活中。但其实，氢还有一些更奇特的 “变种”，氢 - 6 就是其中之一。它由 1 个质子和 5 个中子组成，是一种中子超多的同位素。在核物理领域，有一个很关键的问题：在含有一定数量质子的原子核里，最多能 “塞” 进多少个中子？氢 - 6 这种极端的氢同位素，就是研究这个问题的独特样本。不过，之前关于这类特殊原子核的实验数据少之又少，很多研究结果还存在争议，比如氢 - 6 的基态能量到底是高是低，科学界一直争论不休。
这次，来自德国美因茨约翰内斯・古腾堡大学核物理研究所 A1 合作组的研究人员，联合中国和日本的科学家，在美因茨微管加速器（MAMI）的光谱仪设施上，通过电子散射实验，首次成功制造并测量了氢 - 6 同位素。
他们采用了一种全新的方法来制取氢 - 6。用一束能量高达 855 兆电子伏特的电子束，去撞击锂 - 7 靶材。这个过程分两步：首先，锂原子核里的一个质子和电子相互作用后被激发，很快衰变成一个中子和一个带正电的 π 介子；接着，如果这个中子把能量传递给锂原子核里的另一个质子，它就能和剩余的原子核组成氢 - 6 同位素，而 π 介子和质子会离开原子核。研究人员利用三台高分辨率磁谱仪，同时探测散射的电子、π 介子和质子，这样就能确认氢 - 6 的产生。
这个实验可不简单，为了让这种罕见的反应有足够的发生率，电子束要沿着一块 45 毫米长、0.75 毫米厚的锂板的长边穿过，这和传统电子散射实验用薄靶材的做法大不相同。之所以能这么做，多亏了 MAMI 极其聚焦和稳定的电子束。而且，锂这种材料化学性质活泼、机械性能脆弱还对温度敏感，处理起来难度很大。
在为期四周的测量过程中，研究人员每天大约能观测到一次目标反应，这和预期差不多。这个实验还创造了 MAMI 的一项纪录，实验大厅里的三台高分辨率光谱仪首次同时以符合模式运行，能同时探测三种粒子，既保证了超高的测量精度，又把背景干扰降到极低。
实验的结果令人震惊：新测量得到的氢 - 6 基态能量极低，这意味着氢 - 6 里中子之间的相互作用比之前理论计算的要强得多，直接挑战了人们对富含中子系统中多核子相互作用的认知。
这次成功制造氢 - 6 同位素并获得全新发现，是核物理领域的重大突破，为我们深入理解原子核的奥秘打开了新的大门。但这也带来了更多问题，比如现有的核物理模型该如何修正？氢 - 6 还有哪些未被发现的特性？大家对这次的科研成果有什么看法？欢迎在评论区一起讨论！
参考资料：DOI:10.1103/PhysRevLett.134.162501
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