中科院近代物理研究所等合成新核素钚-227

当原子核的核子数等于某些特殊的数目时（2、8、20、28、50、82、126），原子核特别稳定，形状接近球形。这些数字被称为幻数。而幻数的存在反映了原子核的壳层结构。126是中子特有的幻数。已有研究表明，随着原子序数的增大，中子幻数126的壳效应从82号铅元素到92号铀元素有连续减小的趋势。那么，该幻数的壳效应是否在更重的核区（质子数≥93）减弱？这一科学问题是壳效应演化研究的热点。

近年来，近代物理所新核素研究团队通过合成多个93号元素镎的新同位素，找到了中子幻数126壳效应在镎同位素中存在的证据。然而，关于该幻数是否在94号钚元素的同位素中存在，缺少实验证据。为了获取关键实验数据，该团队制定了合成未知核素钚-221至钚-227的研究计划。

依托兰州重离子加速器，该团队利用充气反冲核谱仪SHANS，通过熔合蒸发反应观测到新核素钚-227。研究测量发现，该新核素的α衰变能约为8191 keV，半衰期约为0.78秒。进一步，研究显示，钚-227的衰变能和半衰期满足已知钚同位素α衰变性质的系统规律。

钚-227是近代物理所合成的第39个新核素，也是中国科学家发现的首个钚同位素。它的合成为继续发现其他更轻的钚同位素、探讨中子幻数126壳效应的演化奠定了基础。

研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、广东省基础与应用基础研究重大项目等的支持。

论文链接

实验观测到的9个新核素钚-227的α衰变事件以及钚-227在核素图上的位置（红色五角星）；蓝色五角星标记的是近代物理所团队此前合成的部分新核素。