科學家發現β衰變中最強同位旋混雜現象

12月12日，記者從中科院近代物理研究所了解到，該所科研人員及其合作者依託蘭州重離子加速器大科學裝置開展了質子滴線核磷-26衰變性質的高精度測量, 發現了β衰變中最強同位旋混雜現象，直接挑戰人們對於原子核相互作用力的理解。研究成果近日發表于《物理評論快報》。

對稱性普遍存在於自然界中，是現代物理學中的一個核心概念。對稱性破缺往往蘊含著新物理。1932年，海森堡提出了同位旋概念，把質子和中子看作同一種粒子的兩種狀態。在同位旋嚴格對稱的情況下，β衰變中費米躍遷僅布居至同位旋相似態。然而，同位旋對稱性破缺會導致費米躍遷強度劈裂，不僅布居到同位旋相似態，也會布居到同位旋相似態附近的激發態。此前，實驗上僅發現幾例這種同位旋混雜的現象，同位旋混雜矩陣元均小于50keV，理論上也基本能解釋這些現象。

近代物理所核物理中心研究人員基於蘭州重離子加速器放射性束流線（HIRFL-RIBLL1）開展了奇特原子核磷-26的β延遲雙質子發射的關聯測量，首次發現硅-26同位旋相似態附近的兩個高激發態11912keV和13380keV。

基於高精度的實驗數據，研究人員得到硅-26同位旋相似態13055keV與高激發態13380keV的同位旋混雜矩陣元為130keV，是目前實驗上發現的β衰變中最強同位旋混雜現象，其背後的物理成因可能是弱束縛或者大形變效應。然而，針對磷-26衰變的各種理論模型計算得到的同位旋混雜矩陣元均小于30keV，遠小于實驗值。該實驗結果對現有理論研究提出強有力挑戰，將推動原子核相互作用力相關理論的發展。

這項研究由中科院近代物理所牽頭，中山大學、上海交通大學等國內外23家科研單位合作完成。