我国科研团队首次观测到铝-20三质子发射衰变

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近日，我国科研团队在原子核奇特衰变研究方面取得重要进展。来自中国科学院近代物理研究所的科研人员，联合德国亥姆霍兹重离子研究中心、复旦大学等国内外机构的合作者，在实验中首次观测到了新核素铝-20，并发现其以罕见的三质子发射方式进行衰变。相关成果已于7月10日发表于国际学术期刊物理评论快报。
在本次研究中，科研人员依托德国的重离子研究中心，采用飞行中衰变实验技术，对铝-20衰变后产生的三个质子以及剩余核氖-17进行了角关联测量，最终首次确认了铝-20的三质子发射现象。铝-20是一种极为轻量的铝同位素，比自然界中常见的稳定铝同位素少了7个中子，是目前实验中发现的最轻铝同位素，位于质子滴线之外。
研究还表明，铝-20是首个被实验证实具有“子核”双质子放射性的三质子发射核。在铝-20与氮-20这对镜像核体系中，研究人员观察到同位旋对称性存在一定程度的破坏。这一发现不仅加深了对质子发射现象的理解，也为探索原子核存在的极限、解析质子滴线外核素的结构与衰变机制提供了重要依据。
截至目前，人类已发现超过3300种核素，但其中仅有不到300种是自然界中天然存在的稳定核素，其余均为不稳定核素，并表现出放射性衰变特征。常见的衰变形式包括α衰变、β衰变（包括β-和β+）、电子俘获、γ跃迁以及核裂变等，这些衰变模式大多在20世纪中叶以前已被识别。
在过去几十年间，随着核物理实验设备和探测技术的不断进步，科学家在对远离稳定线的原子核进行研究时，逐步揭示了多种新型的衰变机制。20世纪70年代，首次观测到原子核自发释放单个质子的现象，即单质子放射性；进入21世纪，科学家又确认了极端缺中子条件下原子核同时释放两个质子的双质子放射性现象；近年来，三质子、四质子乃至五质子发射等更为罕见的衰变形式也陆续被实验观测到。这些奇特的衰变模式为研究远离稳定线核素的结构特征提供了关键的实验手段和理论视角。