近日，芬蘭于韋斯屈萊大學加速器實驗室的研究人員在放射性鑭同位素的研究中取得了重要突破，他們精確測量了這些同位素的原子質(zhì)量，并揭示了一個意外的核能轉(zhuǎn)變特征，這一發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)有核物理模型提出了挑戰(zhàn)，并對天體物理研究產(chǎn)生了深遠影響。

于韋斯屈萊大學的研究人員精確測量了放射性鑭同位素的原子質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)它們的核結(jié)合能出現(xiàn)了意外的“激增”。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的核質(zhì)量模型，并為理解宇宙中重元素的產(chǎn)生提供了關鍵數(shù)據(jù)。來源：SciTechDaily.com

研究人員利用離子引導同位素分離在線(IGISOL)設施，成功生產(chǎn)了短壽命、中子豐富的鑭同位素。由于這些同位素的存在時間非常短暫，因此精確測量其質(zhì)量是一項極具挑戰(zhàn)性的任務。然而，得益于高靈敏度的相位成像離子回旋共振技術和JYFLTRAP彭寧阱質(zhì)譜儀，研究人員成功測定了六種鑭同位素的質(zhì)量，其中包括首次測量的鑭-152和鑭-153的質(zhì)量。

這一發(fā)現(xiàn)不僅為了解宇宙中比鐵重的元素的形成提供了關鍵數(shù)據(jù)，還促使科學家們進一步研究造成這種異常的根本核結(jié)構(gòu)。中子豐富的放射性核的核結(jié)合能在模擬宇宙中重元素的起源中起著關鍵作用，而鑭同位素的中子分離能則提供了有關原子核結(jié)構(gòu)的重要信息。

在研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個獨特的“凸起”特征。當中子數(shù)量從92增加到93時，鑭同位素的兩中子分離能會出現(xiàn)強烈的局部增加。這一觀察到的凸起是獨一無二的，并且目前的所有核質(zhì)量模型都無法解釋這一現(xiàn)象。研究人員推測，這可能是由這些同位素的核結(jié)構(gòu)突然變化引起的，但需要進一步的研究來證實。

新的精確質(zhì)量值不僅改變了計算出的天體物理中子俘獲反應率，還在最極端的情況下將與質(zhì)量相關的不確定性降低了80倍。這些改進的反應速率對于解決快速中子俘獲(r)過程中稀土元素豐度峰值的形成非常重要。更重要的是，測量結(jié)果表明，目前天體物理模型中使用的核質(zhì)量模型無法預測這一特征，未來需要進一步發(fā)展更精確的核物理模型來解釋和預測這一現(xiàn)象。

于韋斯屈萊大學的Anu Kankainen教授表示：“這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了我們對核物理的理解，還為未來的研究提供了新的方向。我們期待能夠進一步揭示這些同位素的核結(jié)構(gòu)特征，并為天體物理研究提供更準確的數(shù)據(jù)支持。”