灣區「重離子大炮」首報捷 產生鑒別稀有原子核鉿-153 HIAF工藝驗收僅兩周 驗證具備探索未知核素能力

位於粵港澳大灣區的「重離子大炮」——國家重大科技基礎設施強流重離子加速器裝置（HIAF）通過專家組工藝驗收後僅兩周，其首個實驗成果正式公布。香港文匯報記者從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所科研團隊與合作者依託HIAF，成功產生並鑒別了稀有原子核鉿-153。這是HIAF調試期間取得的首個物理成果，驗證了中國新一代強流重離子研究裝置已具備探索未知核素、拓展核素版圖的能力。相關成果以短通訊形式發表於《Science Bulletin》。

●香港文匯報記者 劉凝哲 北京報道

專家介紹，原子核由質子和中子組成，質子和中子不同數量的組合形成了豐富多彩的核素世界。探索未知核素、研究原子核存在的邊界是核物理領域的重要前沿。鉿-153位於缺中子重核區域，是研究原子核結構演化和穩定極限的重要對象，在本次實驗前還未見報道。

強流重離子加速器裝置（HIAF）位於廣東省惠州市，於7月21日通過了由中國科學院組織的工藝驗收，進入試運行階段，開始投入科學研究。HIAF是世界上第一台超導直線加速器、同步加速器和儲存環組合的先進重離子研究裝置，其綜合性能達到國際同類裝置領先水平，實現了中國強流重離子加速器裝置跨越發展。

共觀測到10個離子

實驗中，科研團隊利用HIAF增強器（BRing）提供的鉍-209束流轟擊石墨靶，通過彈核碎裂反應產生放射性核素。反應產物經高能放射性束流線（HIRIBL）篩選後，注入高精度環形譜儀（SRing）。團隊利用等時性質譜技術進行測量，共觀測到10個鉿-153離子。

測量結果表明，鉿-153是一個束縛或弱束縛核素，與現有理論模型預測一致。同期，日本理化學研究所（RIKEN）也獨立報道了鉿-153的觀測結果，兩項研究相互印證，進一步體現了該核素的重要研究價值。

中國科學院近代物理研究所黨委書記、副所長胡正國表示，這一成果的誕生，驗證了中國新一代強流重離子研究裝置已具備探索未知核素、拓展核素版圖的能力，標誌着HIAF的科學發現之旅正式開啟。新同位素產生概率極低，發現並精確測量該核素，有助於檢驗核理論模型，深化對原子核結構規律的認識。

料未來探測能力再升兩個數量級

此次實驗能夠成功探測到產生概率極低的鉿-153，得益於HIAF多項關鍵技術的協同發展。高強度重離子束流提升了稀有核素的產生能力，高性能的放射性束流線實現了目標核素的高效分離，高精度環形譜儀等時性質譜技術具備靈敏的單離子探測能力，為鑒別稀有原子核提供了重要支撐。

胡正國表示，隨着HIAF性能持續提升，未來實驗的探測能力預計還將提高約兩個數量級。HIAF將在探索未知核區、發現新核素和研究極端條件下原子核性質方面發揮更加重要的作用。

據悉，該研究由中國科學院近代物理研究所重離子科學與技術全國重點實驗室聯合中國科學院大學、德國GSI亥姆霍茲重離子研究中心、德國科隆大學、東華理工大學、先進能源科學與技術廣東省實驗室等單位共同完成。研究得到了國家重點研發計劃、HIAF項目、中國科學院青年創新促進會、國家自然科學基金、廣東省人才項目、甘肅省科技計劃項目等項目的支持。