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兰州重离子加速器最近干了一件事:用氩-40束流轰击金-197靶,合成了新核素锫-235和它的"女儿"镅-231。这有点像用高能弹珠射击黄金靶子,在亿万分之一的概率里,撞出了两种此前不存在的原子核。
核物理的残酷之处在于,越靠近元素周期表的边缘,原子核越不稳定。锫-95号、镅-97号这个区间,裂变位垒低得像矮墙,产生截面只有皮巴量级——皮巴是什么概念?10的负36次方平方厘米,比针尖上站满宇宙还难。更要命的是衰变模式互相竞争,信号淹没在噪声里,找新核素如同在暴雨中辨认特定的雨滴形状。
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研究团队靠的是CAFE2加速器提供的极高流强束流,配合SHANS2谱仪的单原子核灵敏探测。他们观测到三条能量-位置-时间关联的阿尔法衰变链,测出锫-235衰变能7632 keV,镅-231半衰期75秒、分支比17%。数据不多,但足够在核素图上钉下两个新坐标。
真正让理论物理学家坐不住的是后续对比。现有质量模型对极端缺中子的锫、镅同位素,计算值系统性地高于实验值,变化趋势预言也明显跑偏。换句话说,教科书上的公式在这个角落失效了——而这恰恰是改进模型的最佳切口。
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这项工作的全部成果,是三条衰变链和几组精确数字。但正是这些碎片,帮人类把"元素能存在多久"的边界又往外推了一格。论文3月20日刊于《Physics Letters B》,DOI附在文末供查验。
有意思的是,镅-231的半衰期75秒,刚好够泡一杯速溶咖啡。从合成到衰变结束,它经历的存在比冲泡时间还短——但这段转瞬即逝的寿命,已经被写进人类对物质极限的认知档案里。
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