中科院近代物理研究所等合成新核素钚-227

中国科学院近代物理研究所与合作者发现了钚元素的一个新的同位素钚-227。10月3日，相关研究成果发表在《物理评论C》（PhysicalReviewC）上。

当原子核的核子数等于某些特殊的数目时（2、8、20、28、50、82、126），原子核特别稳定，形状接近球形。这些数字被称为幻数。而幻数的存在反映了原子核的壳层结构。126是中子特有的幻数。已有研究表明，随着原子序数的增大，中子幻数126的壳效应从82号铅元素到92号铀元素有连续减小的趋势。那么，该幻数的壳效应是否在更重的核区（质子数≥93）减弱？这一科学问题是壳效应演化研究的热点。

近年来，近代物理所新核素研究团队通过合成多个93号元素镎的新同位素，找到了中子幻数126壳效应在镎同位素中存在的证据。然而，关于该幻数是否在94号钚元素的同位素中存在，缺少实验证据。为了获取关键实验数据，该团队制定了合成未知核素钚-221至钚-227的研究计划。

依托兰州重离子加速器，该团队利用充气反冲核谱仪SHANS，通过熔合蒸发反应观测到新核素钚-227。研究测量发现，该新核素的α衰变能约为8191keV，半衰期约为0.78秒。进一步，研究显示，钚-227的衰变能和半衰期满足已知钚同位素α衰变性质的系统规律。

钚-227是近代物理所合成的第39个新核素，也是中国科学家发现的首个钚同位素。它的合成为继续发现其他更轻的钚同位素、探讨中子幻数126壳效应的演化奠定了基础。

研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、广东省基础与应用基础研究重大项目等的支持。

论文链接

实验观测到的9个新核素钚-227的α衰变事件以及钚-227在核素图上的位置（红色五角星）；蓝色五角星标记的是近代物理所团队此前合成的部分新核素。