德國(guó)美因茨約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)近日公布了一項(xiàng)突破性的科研成果。該校核物理研究所的A1項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攜手中國(guó)和日本科學(xué)家，成功制備并測(cè)量了極為罕見的中子富集同位素——?dú)?6，這一成果于4月30日正式宣布。

在核物理學(xué)領(lǐng)域，一個(gè)核心謎題便是何種因素決定了原子核的穩(wěn)定性。對(duì)于僅含一個(gè)質(zhì)子的氫元素而言，其多中子同位素為科學(xué)家們提供了一個(gè)觀察超高中子與質(zhì)子比例原子核的獨(dú)特窗口。

截至目前，科學(xué)家們已觀測(cè)到氫擁有從0到6個(gè)中子的各種同位素變體，包括氫-1（氕）、氫-2（氘，或重氫）、氫-3（氚，或超重氫），一直到氫-6和氫-7。然而，關(guān)于氫-6和氫-7的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一直相對(duì)匱乏，尤其是氫-6的基態(tài)能量等問題，在學(xué)術(shù)界存在長(zhǎng)期爭(zhēng)議。

A1項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在此次實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)新性地開發(fā)了一種制備氫-6的新途徑。他們利用855MeV的電子轟擊含有3個(gè)質(zhì)子和4個(gè)中子的鋰-7靶材。在碰撞過程中，鋰-7核中的一個(gè)質(zhì)子被電子激發(fā)，隨后迅速衰變成一個(gè)中子和一個(gè)帶正電的π+介子。如果這一中子將其能量傳遞給核內(nèi)的另一個(gè)質(zhì)子，那么這兩個(gè)粒子便會(huì)逃逸出原子核，留下的中子與殘余核結(jié)合，形成了氫-6。

為了提升從鋰-7到氫-6的轉(zhuǎn)變頻率，A1項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了與傳統(tǒng)電子散射實(shí)驗(yàn)不同的方法。他們讓電子束沿長(zhǎng)邊入射一塊長(zhǎng)45mm、厚0.75mm的鋰板。盡管如此，在為期4周的測(cè)量期間，上述事件平均每天僅發(fā)生一次。