近日，中国科学院近代物理研究所核物理中心科研人员与德国慕尼黑工业大学的合作者基于协变密度泛函理论在核结构方面的研究中取得进展。研究团队结合近年多个国际核物理理论研究组提出的新的协变密度泛函（相互作用，对原子核的基态性质、质子和中子滴线、电荷均方根半径等重要科学信息开展了系统性研究。相关成果于2月1日发表在Atomic Data and Nuclear Data Tables上。 

　　近年来，随着新一代的大型放射性核束装置投入使用，科学家利用新的实验技术能够精确测量更多奇特原子核的质量和半径，揭示远离 稳定谷的奇特核相关的重要物理，进而使人们能够加深对宇宙中化学元素起源的理解。 

　　科研人员基于相对论Hartree-Bogoliubov方法，结合近代物理所团队及其他几组国际前沿核物理理论研究组提出的新相互作用函数（PC-L3R、PC-X、DD-MEX、DD-PCX），系统性地研究了质子数为8至110的原子核的基态性质，包括结合能、单中子（质子）分离能、双中子（质子）分离能、中子（质子）均方根半径以及电荷均方根半径、费米面和原子核基态的自旋与宇称。计算结果表明，这几种相互作用函数预测的束缚核数量分别为9004、9162、7112、6799。 

　　研究发现，这些相互作用函数给出了相似的质子滴线，但是在丰中子侧PC-L3R和PC-X给出了更远的中子滴线。研究团队认为可能是由于丰质子侧强排斥的库仑力导致丰质子核的单粒子能上移，从而导致束缚的丰质子核相较于束缚的丰中子核更少，这种情况随着质子数的增加愈发明显。而不同的相互作用函数以及对相互作用的选取将对预测的中子滴线位置产生较大影响。该研究对未来核物理实验及核物理理论研究提供了一定指引。  

　　 图：三维核素图中展示了基于相对论Hartree Bogoliubov方法预测的新同位素，其中相互作用选取为PC-L3R。目前实验上已证实的同位素（白色区域表示）以及稳定核（黑色区域）也被标记在上述三维核素图中。图中高度代表其相应预测核素的剩余质量。同时，质子幻数Z＝20、28、50、82和中子幻数N＝20、28、50、82、126、184、258在图中均被标记。中子幻数N=184和258还有待实验证明。（图/Yi Hua Lam、卢宁) 

　　该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）（No. XDB34020100）、国家自然科学基金面上项目（No. 11775277）和中国科学院国际人才计划（No. 2019FYM0002）的支持。 

　　（储存环核物理室 理论物理室 供稿）  

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.adt.2023.101635    

　　数据下载链接：https://github.com/lamyihua/nuclear-ground-state-properties  

　　免费下载链接：https://authors.elsevier.com/a/1iX2-,26popDOv （有效期至2024年3月22日)