山東大學新發現！原子核還有新運動模式
近日，山東大學能源與動力工程學院教授王守宇團隊與國內外同行合作，發現原子核一種新的運動模式——手征搖擺，及其存在的實驗證據。此成果發表在《物理評論快報》上。
形狀是原子核最基本的性質之一，原子核通常具有球形、或者偏離球形的軸對稱橢球形狀。而對于原子核是否能夠具有非軸對稱的三軸形變，科學家們爭論了幾十年。直到2001年，原子核手征帶和搖擺帶的分別被實驗發現，為原子核存在三軸形變提供了直接的實驗證據。隨之而來，另一重要科學問題浮出水面，原子核的手征和搖擺運動模式在同一個原子核是否能夠共存？這個問題至今仍是個“謎”，二十多年來一直沒有實驗探索成功。
為尋找兩種模式可能的共存，王守宇團隊進行了深入的調研，并設計了最終實驗方案。實驗完成于南非iThemba國家實驗室的在束伽馬終端，利用加速器加速的束流能量為62兆電子伏的19F，轟擊高純度的58鎳靶材布居了原子核74Br的中高自旋態。實驗采用薄靶和厚金襯的設計來實現高自旋態能級壽命的測量，同時利用8個分布在90°和135°的探測器進行伽馬躍遷角分布和線性極化的測量，實現了伽馬躍遷的多極性、類型、混合比和躍遷幾率等重要物理量的全方位測量。該實驗共獲得了約35億個伽馬兩重符合事件。
經過細致、漫長的數據分析，在原子核74Br中觀測到三條正宇稱轉動帶。基于實驗壽命，測量提取了伽馬躍遷的絕對躍遷幾率，聯立角分布和線極化測量結果，提取了部分混合躍遷的成分。
通過將實驗測量結果和手征帶、搖擺帶的實驗判據以及量子化的粒子轉子模型計算結果的對比，第二條和第三條帶被分別指定為暈帶的手征伙伴帶和一聲子搖擺激發帶。
這是在核系統中第一次觀測到兩種三軸形變的直接實驗證據在同一組態下的共存，表明原子核的手征對稱幾何可以魯棒搖擺激發。
這個工作也首次將原子核搖擺激發模式存在的區域拓展到了質量數約為80的核區和奇奇核中，提供了獨特的例子來研究原子核中手性和搖擺運動模式的相互影響，展示了原子核角動量耦合模式的多樣性和復雜性。
王守宇為文章通訊作者，博士生郭睿巨為第一作者，山東大學為第一作者和通訊作者單位。該研究得到了國家自然科學基金杰青項目、面上項目，山東省自然科學基金重大項目，山東大學（威海）青年學者獎勵計劃和南非國家研究基金的支持。
論文相關信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.092501
