3月31日，記者從蘭州大學獲悉，該校核科學與技術學院、稀有同位素前沿科學中心牛一斐教授團隊在核物理領域取得重大突破，成功揭示了原子核電磁輻射譜中低能增強現象的產生機制，破解了困擾學界20余年的科學謎題。相關研究成果發表在國際學術期刊《物理評論快報》上。

導致電磁輻射譜低能增強現象的集體運動圖像及其激發譜與躍遷分布特征示意圖。受訪者供圖

原子核的電磁輻射譜體現為“γ射線強度函數”。γ射線強度函數是原子核電磁躍遷幾率的統計描述，能夠顯示處于高激發態的原子核輻射不同能量γ光子的平均輻射強度。γ射線強度函數中的低能增強現象是指γ光子能量趨向于零時，平均輻射強度的指數上升現象，一般出現在形狀接近球形的原子核中。

“低能增強現象對原子核的中子俘獲率非常重要，因此能夠對宇宙中的元素合成過程產生重要影響。”牛一斐介紹。然而，該現象自2004年被發現以來，其產生機制始終是一個謎團。

研究團隊創新性地采用投影殼模型，成功重現了實驗觀測到的γ射線強度函數的低能增強現象。研究發現，低能增強現象源于原子核內質子和中子的一種新型集體運動模式——“剪刀轉動”。該模式表現為質子和中子近乎自由地相對轉動，成為人們所熟知的“剪刀振動”之外，質子、中子相對取向自由度上的另一種新的集體運動模式。

“該研究破解了低能增強現象的產生機制，為核天體物理的進一步研究提供了關鍵理論基礎。”牛一斐表示。