中科院近代物理研究所的科研人员近日发现了一个新的²¹⁸Pa的同核异能态，相关结果发表在Physics Letters B上。 

　　原子核的同核异能态一般是指寿命较长的激发态。在核子数紧靠幻数的核区，通过测量同核异能态的衰变性质可以得到有关原子核结构及其演化的重要信息。 

　　此前的研究发现，中子数N=127的同中子素²¹⁰Bi、²¹²At、²¹⁴Fr和²¹⁶Ac都存在具有α放射性的同核异能态。然而，对于更重的N=127的同中子素²¹⁸Pa, 是否也存在同核异能态并不清楚；尽管有其基态衰变性质的研究，但不同文献在衰变性质的指认上存在较大争议。 

　　中科院近代物理研究所的科研人员与来自中山大学、广西师范大学、南京航空航天大学、山东大学、中科院理论物理研究所、同济大学等的研究者合作，在兰州重离子加速器的充气谱仪终端上开展⁴⁰Ar +¹⁸²W实验，对反应产物²¹⁸Pa进行了 α-γ符合测量。 

　　实验首次发现了²¹⁸Pa的同核异能态，并测量到该同核异能态有两个 α衰变分支。结合实验数据与壳模型理论计算，初步指认²¹⁸Pa的基态和同核异能态的自旋和宇称分别为8^-和1^-。这一结果表明²¹⁸Pa在系统性上不再与其它的N = 127同中子素保持一致。科研人员认为，这一物理现象的产生与质子、中子相互作用逐渐转变成质子空穴、中子相互作用有关。 

　　此外，研究人员还观测到了²¹⁸Pa的基态 α衰变性质和 α-γ符合的情况。科研人员测量了两个已知的 α衰变分支，指认这两个 α衰变是²¹⁸Pa基态到子核²¹⁴Ac的基态和激发态的跃迁。这一结论澄清了之前文献中存在指认争议的问题。 

　　该工作得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、中国科学院对外合作重点项目的支持。  

　　文章链接https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.135102 

　　图1. N=127同中子素²¹²At, ²¹⁴Fr, ²¹⁶Ac和²¹⁸Pa的衰变纲图。（杨华彬/图） 

　　图2. (a) ⁴⁰Ar+¹⁸²W实验产物α衰变能谱；(b)²¹⁸Pa的α衰变能谱；(c) ²¹⁸Pa的α-γ符合关联二维图。(杨华彬/图) 

　　(超重核与核结构研究室 供稿)