A=2Z+3短寿命丰质子核素的质量测量

A=2Z+3 短寿命丰质子核素的质量测量质量是原子核的基本性质之一,它对探究奇特原子核的结构和性质、核天体物理问题均具有重大意义,因此原子核质量的精密测量一直都是核物理领域探究和寻求突破的重要课题。利用重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)这一强有力的质量测量工具,中国科学院近代物理讨论所于 2025 年开展了 112SIn 碎片的质量测量实验,用于讨论双幻核 100Sn 核区能级演化等问题。在兰州重离子加速器冷却储存环上,初级束流 112 Sn35+在主环(CSRm)中被加速至 400.88 MeV/u 后,通过快引出在 RIBLL2 入口处轰击靶厚约为 10 mm 的 9Be 靶,通过中高能弹核的碎裂反应产生大量远离稳定线的短寿命原子核。RIBLL2 作为磁刚度过滤器,反应产物经过 RIBLL2 电磁分离和纯化后,注入到 CSRe 中做回旋运动,利用 TOF 探测器测量离子的回旋时间并以此得到相应的原子核质量。本文前半部分介绍了原子核质量测量的历史,等时性质量测量的理论支持和实验装置。后半部分对数据处理中存在的一些问题提出了具体的解决方案,通过对比论证了本次实验质量结果的可靠性,并初步讨论了核数据背后蕴含的相关物理。其主要工作如下:(1)通过进展和运用单次注入离子鉴别这一新的离子鉴别方法,有效地消除了磁场晃动对于离子鉴别的影响,清楚地将 101In 和 95Pd 的基态和低位同核异能态鉴别出来,从而首次在实验中观测到了 101I 和 95Pd 的低位同核异能态。(2)详细探讨了注入离子的动量分散、γt 曲线、实验环的动量接受度对于存储环质量分辨能力的影响。介绍了四级磁铁、六级磁铁的不同设置对于 γt 曲线的影响。进一步地,通过实验结果证明了通过四级磁铁、六级磁铁进行等时性校正的有效性。为了提高实验环质谱仪的质量分辨能力,进展了 In-ring slit 方法,其目的为减少离子的动量分散,通过减小 γt 的变化区间。实验结果显示,存储环的质量分辨达到了 5.2 ×105。不足的是,该方法会减少离子统计,约有 40%的离子由于实验环动量接受度变小而被丢失。(3)将本次实验结果与 AME’16 的数据进行了比较,通过对比得知本次实验的质量结果与其他实验室给出的质量结果在误差范围内基本一致,从而证明了本次实验数据的可靠性。(4)对 In 同位素链奇 A 核第一激发态的能量的演化规律进行了一定的讨论。当考虑了核子间剩余相互作用导致的组态混合后,理论得到的能量差能够与实验值相符,这说明了位于 v1g9/2 轨道之上的核子同时占据了 v1g7/2 和 ...