近期，中国科学院近代物理研究所与北京航空航天大学联合研究团队在兰州第二条放射性束流线（RIBLL2）上建成新的实验终端，并实现了中等质量区束流碎裂产物的清晰鉴别。相关成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。

上世纪八十年代以来，随着放射性核束实验技术的兴起，核物理研究迎来了新机遇。过去几十年间，世界范围内建成了多台放射性核素分离装置，例如德国亥姆霍兹重离子研究中心的FRS、法国重离子加速器国家实验室的LISE、日本理化学研究所的RIPS和BigRIPS、美国密歇根州立大学的A1900和ARIS、我国兰州重离子加速器国家实验室的RIBLL1和RIBLL2等。这些装置极大地拓展了人类可研究的核素范围。

RIBLL2是连接兰州重离子加速器冷却储存环装置中主环（CSRm）和实验环（CSRe）的放射性束流线，同时也是世界上少数几条可以提供能量高于300 MeV/u次级束流的碎片分离器装置之一。在RIBLL2中间焦平面下游，建有外靶终端。在外靶终端开展实验时，由于仅能使用RIBLL2前半段对束流进行分离和纯化，加之粒子的飞行时间较短，导致粒子鉴别能力受限，因此主要用于轻核区原子核研究。为拓展研究范围至中重核区，亟需在RIBLL2最后一个焦平面（F4）处新建实验终端，以充分利用整条RIBLL2束线的分离器功能。

过去几年间，近代物理所与北航联合研究团队成功研发和升级了多种类型的探测器，取得了一系列科研成果，在此基础上新建了RIBLL2-F4实验终端。

RIBLL2-F4终端建成后，研究团队利用400 MeV/u的氩-40束流与350 MeV/u的氪-78束流开展了两轮实验，测试了该实验终端的整体性能，清晰鉴别了实验过程中产生的次级束种类。以350 MeV/u氪-78束流轰击10 mm厚铍靶产生的锗-71为例，其电荷分辨约为0.2，质荷比分辨约为5ⅹ10^-3。这一结果表明，RIBLL2整条束线对中等质量区束流的弹核碎裂产物已具备较好的粒子鉴别能力。新建的RIBLL2-F4终端在实验中运行稳定可靠，已具备开展电荷改变截面测量等放射性束物理实验的条件。

该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院项目的支持。论文第一作者为近代物理所副研究员徐晓栋。近代物理所郑勇副研究员、孙志宇研究员以及北京航空航天大学孙保华教授为论文通讯作者。

图1：RIBLL2束流线和RIBLL2-F4实验终端。（图源/近代物理所）

图2：350 MeV/u氪-78束流轰击10 mm厚的铍靶，RIBLL2束线磁刚度按目标核锗-71设置时，氪-78碎裂

产物的粒子鉴别谱。（图源/Science Bulletin）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.01.020

相关科研成果：

[1] J. R. Liuet al., Phys. Rev. C 112, 014611 (2025)

[2] Guang-Shuai Li et al., Phys. Lett. B 859, 139143 (2024)

[3] J.W. Zhao et al., Phys. Lett. B 858, 139082 (2024)

[4] J.W. Zhao et al., Phys. Lett. B 847, 138269 (2023)

[5] Guang-Shuai Li et al., Phys. Rev. C 107, 024609 (2023)

[6] Chang-Jian Wang et al., Chin. Phys. C 47, 084001 (2023)

[7] J.W. Zhao et al., Nucl. Inst. Meth. in Phys. Res., A 930, 95-99 (2019)

[8] Bao-Hua Sun et al., Sci. Bull. 63, 78-80 (2018)

[9] W.J. Lin et al., Chin. Phys. C 41, 066001 (2017)

[10] J.W. Zhao et al., Nucl. Inst. Meth. in Phys. Res., A 823, 41-46 (2016)

（放射性束物理室 供稿）