中國的物理學家團隊最近成功合成了一種新同位素——鈽-227，這是一種壽命極短的新核素，其半衰期僅為0.78秒。這項突破由中國科學院現代物理研究所的研究人員完成，為探索超鈾元素（即原子序大於鈾的元素）的核殼結構提供了新線索。
鈽-227屬於核圖中原子序（Z）介於87到97之間、中子數（N）介於112到136之間的區域。研究人員表示，該研究所此前已發現了該區域中的12種核素，而鈽-227則是他們發現的第39個新同位素。
現代物理研究所的甘再國（暫譯，英文：Dr. Zaiguo Gan）博士表示：「質子和中子的魔數（Magic number，又稱"幻術"，如2、8、20、28、50、82和126）與殼層閉合有關。以往的研究顯示，中子殼層在126附近的閉合性在鈾元素中逐漸減弱，這使得探索殼層結構在超鈾區域是否仍然存在變得非常有趣。」
這邊可能要先科普一下什麼是魔數？它指的是原子核中特定的質子或中子數量，這些數量能使原子核達到較高的穩定性。當原子核中質子或中子的數量達到這些魔數時，殼層閉合，導致原子核的結構更為穩定，類似於電子殼層滿殼時的穩定性。
為了更好地了解這些未知的鈽同位素，研究團隊利用了SHANS（Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure，重原子與核結構譜儀）氣體填充反沖分離器，進行了一系列實驗。他們透過融合蒸發反應合成了這種中子極度缺乏的鈽同位素——鈽-227。通過觀察九個衰變鏈，他們測量出鈽-227的α粒子能量為8,191 keV，半衰期則為0.78秒。
離穩定結構仍差7個中子
這些數據與已知的鈽同位素的系統性數據相當吻合，研究人員指出。這一結果不僅證實了他們對鈽-227的預測，還為進一步探索超鈾元素的核結構提供了重要依據。
目前，研究人員計劃繼續對更多的鈽同位素進行研究，以加深對鈽元素殼層演變的理解。甘再國博士解釋說：「新發現的鈽-227距離魔數126還差7個中子。要研究鈽元素中殼層閉合的穩定性，仍需對更輕的鈽同位素，如鈽-221到鈽-226，進行深入研究。」
這項研究成果已發表在《物理評論C》期刊上，為物理學家們開啟了探索原子核結構的新篇章。雖然鈽-227只存在不到一秒，但它所帶來的知識影響卻將持續很久。
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圖片來源：Huabin Yang.(CC BY 4.0)
參考論文：
𝛼 decay of the new isotope 227PuPhysical Review C
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