中国科学院近代物理研究所、重离子科学与技术全国重点实验室科研团队与国内外合作者，首次发现了极端缺中子原子核镱-150中的同核异能态，并揭示了其所在同核异能态链中存在的“接力”物理机制，在原子核结构研究中取得重要进展。相关成果于2月26日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

在通常情况下，原子核处在能量最低的“基态”。在核反应中，原子核会处于能量更高的“激发态”。绝大多数激发态会迅速通过发射伽马射线等方式回到基态。但在某些情况下，原子核会在激发态滞留较长时间，形成寿命显著延长、相对稳定的 “同核异能态”。它们对核内壳结构与单粒子能级演化高度敏感，是窥探核结构的重要窗口。

在中子数为80的偶偶核中存在一条引人注目的同核异能态链，自旋宇称为10⁺的异能态在十二个偶偶核（从丰中子核钯-126至缺中子核铒-148）中连续出现，形成了核素图上最长的10⁺同核异能态链。自1982年在铒-148中发现10⁺同核异能态以来，实验上一直没有观测到下一个同核异能态（镱-150）。该异能态链能否延续至质子滴线核区，成为四十多年来的未解之谜。

为了回答这一问题，研究团队在芬兰于韦斯屈莱大学加速器实验室利用镍-58束流轰击钌-96靶核，产生了目标原子核镱-150。借助充气反冲分离器将镱-150传输至焦平面探测系统，开展高灵敏度延迟伽马谱学测量，成功鉴别出镱-150的10⁺异能态，测得其半衰期为0.62微秒，并建立了完整的衰变纲图。

结合大规模壳模型计算，首次揭示出10⁺异能态链中的组态“接力”物理机制：这些异能态在质子数为64处由一对中子组态转变为一对质子组态，从而使该异能态链得以继续向更缺中子区域延伸，成为核素图中目前最长的异能态链。

该研究成果深化了对原子核结构演化规律的认识，为理解极端缺中子核区异能态的形成机制提供了关键实验依据。

本工作由中国科学院近代物理研究所、重离子科学与技术全国重点实验室主导，联合芬兰于韦斯屈莱大学、英国萨里大学、约克大学、同济大学等团队共同完成。近代物理所张文强副研究员为论文第一作者，刘忠研究员为通讯作者。

该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项以及国家重点研发计划等项目的支持。

论文链接：

https://link.aps.org/doi/10.1103/6cjc-bhfg

图1：8⁺, 10⁺和12⁺异能态在核素图（部分）上的分布

图2：实验装置示意图（左）和镱-150中10⁺异能态衰变纲图（右）

（核反应室 供稿）