中國核技術(shù)網(wǎng)訊：美國的物理學(xué)家做出了令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，即兩個(gè)質(zhì)子和中子數(shù)量精確鏡像的核同位素具有不同的基態(tài)。由馬薩諸塞州洛厄爾大學(xué)的Daniel Hoff和Andrew Rogers領(lǐng)導(dǎo)的研究人員在調(diào)查天文學(xué)X射線爆發(fā)的核物理時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了這種鏡像對(duì)稱違規(guī)現(xiàn)象。他們的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)對(duì)我們掌握原子核的物理學(xué)知識(shí)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
粒子物理學(xué)中的許多過程都具有源于守恒定律的特性，守恒定律描述了在整個(gè)核反應(yīng)和衰變過程中一定數(shù)量的物質(zhì)必須保持相同的狀態(tài)。這些定律產(chǎn)生的一種效應(yīng)稱為“鏡對(duì)稱性”，與同位素“伙伴”有關(guān)，其質(zhì)子和中子的數(shù)量彼此精確地轉(zhuǎn)換。已知這樣的伙伴在角動(dòng)量和奇偶性方面具有相同的基態(tài)。這反映了質(zhì)子和中子在原子核中的行為相似-這是核物理理論的基礎(chǔ)。
在他們的研究中，霍夫及其同事研究了鍶-73(38個(gè)質(zhì)子和35個(gè)中子)和溴-73(35個(gè)質(zhì)子和38個(gè)中子)。然而，他們最初的計(jì)劃是研究另一種同位素銣-73表現(xiàn)出的快速質(zhì)子捕獲。人們認(rèn)為該過程與某些天體X射線爆發(fā)有關(guān)。銣-73的壽命很短，研究小組是通過鍶-73的貝塔衰變產(chǎn)生的。
研究人員首先使用密歇根州立大學(xué)的國家超導(dǎo)回旋加速器實(shí)驗(yàn)室設(shè)施，將一束含有鍶-73的原子核發(fā)射到一堆硅探測器中。在減慢速度后，原子核通過發(fā)射一個(gè)正電子，然后發(fā)射一個(gè)質(zhì)子，衰變?yōu)殒J-73。
通過觀察這兩種粒子是如何從同位素中釋放出來的，我們可以了解到銣-73是如何捕獲質(zhì)子的。然而，他們的分析導(dǎo)致了一個(gè)完全出乎意料的發(fā)現(xiàn):鍶-73的基態(tài)必須與銣-73的基態(tài)相同。結(jié)果令人驚訝，因?yàn)殒J-73是另一種同位素溴-73的鏡像伙伴，溴-73的基態(tài)與霍夫及其同事測定的鍶-73的基態(tài)不同。這意味著鍶-73和溴-73似乎違反了鏡像對(duì)稱。
研究人員認(rèn)為，這種違規(guī)行為可能是多種因素共同作用的結(jié)果，其中包括兩者之間的形狀差異，但是還需要進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)來確認(rèn)他們的影響。這些方法包括直接測量73鍶的質(zhì)量，還使用β核磁共振(β-NMR)來確定同位素的基態(tài)自旋。
該小組已經(jīng)計(jì)劃進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)研究在《自然》中有描述。
