博科園：本文為物理學類
由中國香港大學，日本理化學研究所（RIKEN）和CEA(法國)領導的一項國際合作使用RIBF(RI Beam Factory)在RIKEN Nishina Center for Accelerator-Base Science中證明34是中子的“幻數”，這意味著具有34箇中子的原子核比通常預期更穩定，早期的實驗有表明，但沒有清楚地證明這一點。現在發表在《物理評論快報》期刊上的這些實驗是使用鈣54進行，鈣54是一種不穩定的核，有20個質子和34箇中子（博科園溫馨提示：百科詞條可以更新改寫了，參考期刊文獻見本文末，誰去寫一下？）。
通過實驗，研究人員表明，它表現出強烈的殼層閉合，這種情況與具有閉合電子殼層的原子(如氦和氖)在化學上不活躍的情況類似。雖然人們曾經認為質子和中子在原子核中像湯一樣聚集在一起，但現在人們知道它們是以殼的形式組織起來。
隨著核殼的完全填充，通常被稱為“幻數”，原子核顯示出可以在實驗室中探測的獨特屬性。例如，原子核第一激發態的大能量表示一個幻數。對富中子核的研究表明，需要在已知的規範數2、8、20、28、50、82和126上添加新的數。
2013年RIBF也進行了對鈣54的初步測試，已經表明這個數字應該存在。在新實驗中，研究重點轉向確定其實際強度，目前的實驗中，研究團隊通過煞費苦心地一次敲出一箇中子，直接測量了佔據鈣54中單個殼層的中子數量。為了做到這一點，該研究小組使用了一束含有鈣的光束，其速度約為光速的60%，通過BigRIPS同位素分離器進行選擇和鑑定，並將該光束碰撞成濃液氫或質子的靶子。冷卻到20K的極低溫度，同位素詳細殼層結構是從中子與質子碰撞時被擊出的截面推斷出來。
這使得研究人員可以將它們與不同的殼層聯繫起來，Nishina中心Pieter Doornenbal的說：這是第一次能夠定量地證明所有中子殼都填滿了54Ca，而34箇中子確實是一個很好的幻數。這一發現表明，34是幻數集的一部分，儘管它的出現僅限於核圖中非常有限的區域。未來的主要努力將集中在劃定這一區域。此外，對於更多富含中子的系統，如Ca60，更多的幻數被預測，這些‘奇異的’系統目前超出了RIBF進行詳細研究的範圍
但研究人員相信，由於其不斷增強的能力，將在可預見的未來變得可獲得。這一發現證實了富中子鈣同位素中新殼層閉合的出現，利用有效GXPF1BS相互作用和從頭計算的殼模型計算得到的扭曲波脈衝近似反應形式與實驗結果一致。獲得的橫向動量分佈和平行動量分佈表明，在反應頂點重構為最終狀態自旋宇稱分配的厚液氫靶上，準無單中子敲除在逆運動學中是敏感的。
博科園｜研究/來自：日本理化學研究所
參考期刊《物理評論快報》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.142501
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