科技日報蘭州12月5日電（記者頡滿斌）記者5日從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所科研人員精確量測了一批奇特原子核的質量，確定了鋁、磷、硫和氬元素的質子滴線，並提出了一種基於原子核質量揭示質子暈結構的新方法。相關成果近期發表在《物理評論快報》上。
原子核是由質子和中子組成的量子多體系統，一般相鄰原子核的半徑都很接近。暈是弱束縛原子核中的奇异核結構，表現為一個或多個價核子在空間分佈上出現很長的拖尾，使得該原子核的半徑顯著大於鄰近原子核。在此前的實驗研究中，中子暈發現較多，而質子暈發現較少，這是因為庫侖勢壘的存在限制了質子暈結構的形成，使得在實驗中指認質子暈核异常困難。
利用蘭州重離子加速器冷卻儲存環，研究團隊使用首創的“磁剛度識別等時性質譜術”，首次精確量測了矽-23、磷-26、硫-27和氬-31的原子核質量，並將硫-28的質量精度提高了11倍。利用新的原子核質量數據，研究團隊確定了鋁、磷、硫和氬元素的質子滴線。
研究團隊還基於新測質量選取了鏡像能差，在一些（近）質子滴線核中發現了同位旋對稱性破缺。研究認為，其物理原因是這些（近）質子滴線核中可能存在質子暈結構，該結論得到了相關理論計算的支持。
研究團隊基於該方法的分析，支持磷-26、磷-27，硫-27、硫-28等質子暈候選核中存在質子暈，同時首次提出氬-31是一個雙質子暈核，澄清了基態的鋁-22不是一個質子暈核等，為未來開展質子暈核相關實驗和理論研究指明了方向。
該研究明確提出，僅與原子核質量相關的鏡像能差可作為探測同位旋對稱性破缺、揭示質子暈結構的靈敏探針，這將有望促進相關問題的進一步研究。