近日，中国科学院近代物理研究所与多家合作单位的科研人员分别合成了新核素锇-160、钨-156，以及锕-203。新核素锇-160、钨-156的合成首次明确给出了中子数为82的中子壳在缺中子核素一侧的演化情况，同时使我国的新核素研究进入一个新的核区。原子核是由质子和中子组成的量子多体系统。不同数量的质子和中子，构成了具有不同性质的原子核，科学家把它们称为核素。合成和研究新核素，不仅对认识物质结构具有重要意义，而且为理解天体环境的演化提供重要信息，是探索自然奥秘的重要手段。远离β稳定线的原子核壳结构的演化一直是核物理学研究的热点问题。依托兰州重离子加速器，研究团队利用充气反冲核谱仪，通过熔合蒸发反应合成了锇-160和钨-156两个新核素。研究发现，锇-160（中子数为84）具有α放射性，而钨-156（中子数为82）具有β+衰变的放射性。通过系统分析新测量数据和已有数据，研究人员发现中子数为84、85的同中子素的α衰变约化宽度从质子数为68到76都呈现规律的下降趋势。这表明，随着原子序数的增加，中子数为84、85的同中子素的α粒子预形成概率变小。研究团队认为，上述现象是由中子数为82的壳效应增强引起的，该解释也得到了三种不同原子核质量模型的支持。进一步的研究显示，中子数为82的中子壳效应增强的原因在于不断逼近可能存在的双幻核——铅-164（质子数为82、中子数为82）。尽管铅-164在质子滴线外很远，但增强的壳效应有可能让它成为一个束缚或者准束缚的原子核。该研究团队又利用中国超重元素研究加速器装置提供的钙-40束流，在充气反冲核谱仪上通过熔合蒸发反应成功合成出新核素锕-203，并测量了其α粒子能量和半衰期。锕-203的合成概率非常低，实验测量的合成截面仅为0.13皮靶。也就是说，如果单位面积（1平方厘米）上只有一个靶原子核，只有当入射粒子撞击上10-37平方厘米的面积时，才可以产生一个目标核。该新核素的发现验证了极低反应截面条件下目标核的合成和探测能力，为即将开始的新元素合成实验奠定了基础。（原载于《光明日报》 2024-02-21 08版）