近期，中國科學院近代物理研究所與北京航空航天大學聯合研究團隊在蘭州第二條放射性束流線(RIBLL2)上建成新的實驗終端，并實現了中等質量區束流碎裂產物的清晰鑒別。相關成果發表在《科學通報》(Science Bulletin)上。

上世紀八十年代以來，隨著放射性核束實驗技術的興起，核物理研究迎來了新機遇。過去幾十年間，世界范圍內建成了多臺放射性核素分離裝置，例如德國亥姆霍茲重離子研究中心的FRS、法國重離子加速器國家實驗室的LISE、日本理化學研究所的RIPS和BigRIPS、美國密歇根州立大學的A1900和ARIS、我國蘭州重離子加速器國家實驗室的RIBLL1和RIBLL2等。這些裝置極大地拓展了人類可研究的核素范圍。

RIBLL2是連接蘭州重離子加速器冷卻儲存環裝置中主環(CSRm)和實驗環(CSRe)的放射性束流線，同時也是世界上少數幾條可以提供能量高于300 MeV/u次級束流的碎片分離器裝置之一。在RIBLL2中間焦平面下游，建有外靶終端。在外靶終端開展實驗時，由于僅能使用RIBLL2前半段對束流進行分離和純化，加之粒子的飛行時間較短，導致粒子鑒別能力受限，因此主要用于輕核區原子核研究。為拓展研究范圍至中重核區，亟需在RIBLL2最后一個焦平面(F4)處新建實驗終端，以充分利用整條RIBLL2束線的分離器功能。

過去幾年間，近代物理所與北航聯合研究團隊成功研發和升級了多種類型的探測器，取得了一系列科研成果，在此基礎上新建了RIBLL2-F4實驗終端。

RIBLL2-F4終端建成后，研究團隊利用400 MeV/u的氬-40束流與350 MeV/u的氪-78束流開展了兩輪實驗，測試了該實驗終端的整體性能，清晰鑒別了實驗過程中產生的次級束種類。以350 MeV/u氪-78束流轟擊10 mm厚鈹靶產生的鍺-71為例，其電荷分辨約為0.2，質荷比分辨約為5ⅹ10-3。這一結果表明，RIBLL2整條束線對中等質量區束流的彈核碎裂產物已具備較好的粒子鑒別能力。新建的RIBLL2-F4終端在實驗中運行穩定可靠，已具備開展電荷改變截面測量等放射性束物理實驗的條件。

該研究得到了國家自然科學基金和中國科學院項目的支持。論文第一作者為近代物理所副研究員徐曉棟。近代物理所鄭勇副研究員、孫志宇研究員以及北京航空航天大學孫保華教授為論文通訊作者。

圖1：RIBLL2束流線和RIBLL2-F4實驗終端。(圖源/近代物理所)

圖2：350 MeV/u氪-78束流轟擊10 mm厚的鈹靶，RIBLL2束線磁剛度按目標核鍺-71設置時，氪-78碎裂

產物的粒子鑒別譜。(圖源/Science Bulletin)