最轻的铀同位素揭示了核稳定性的秘密

中国制造出迄今为止最轻的铀同位素，研究人员认为，这有助于理解原子衰变过程中起作用的复杂核力。

在中国兰州重离子研究中心工作，由张志远领导的国际合作团队使用粒子加速器向钨靶发射氩离子，希望制造出中子比通常少得多的铀同位素。当他们分离出反应产物时，研究小组发现了一种以前不为人知的同位素铀-214，它只有122个中子，比铀同位素铀-238少24个中子。

地球上的自然界中存在254种稳定同位素，但通过粒子加速器的实验已经确定了3300多种。这要么是粒子碰撞产生的核聚变的结果，要么是这些不稳定的放射性创造物的“子”同位素分裂的结果。通常情况下，这涉及到α衰变，原子核失去α粒子(两个质子和两个中子)，退化成较轻的元素。

通过测量铀-214的α衰变链，可以看到新原子分解成先前已知的钍、镭和氡的同位素，研究小组能够精确地确定铀-214的半衰期仅为0.52毫秒。研究小组还能够更好地描述另外两种已知的铀同位素铀-216和铀-218的衰变链。

但创造一种新的同位素只是实验的一部分。同位素的半衰期受到质子和中子数量的影响，在所谓的“神奇数字”(如中子数126)附近，半衰期的稳定性有所提高。然而，原子核的质子和中子之间的相互作用还不太为人所知，特别是对于铅以外的重元素，研究人员希望测量这是如何影响α粒子的形成的。

研究小组注意到，随着铀原子的衰变，铀-214和铀-216的宽度变化是预期的两倍，这表明原子的质子和中子之间存在强烈的单极相互作用，增加了α衰变的概率。这一观察可以让未来的研究人员更好地了解原子核是如何分裂并形成α粒子的，进一步加深我们对核结构的理解。

托马斯Albrecht-Schonzart美国佛罗里达州立大学锕系化学教授，他将这项工作描述为“将我们对核稳定性的理解推进得比以前更远”。他说:“真正的成就是通过质子和中子自旋轨道伙伴之间的强单极相互作用，解释了这种非常缺乏中子的同位素的稳定性。”“从放射化学家的角度来看，精确测定如此短暂的同位素半衰期的能力也很了不起。”

然而,理论物理学家维特尔美国密歇根州立大学的物理学教授，他敦促谨慎，并指出该团队的实验不确定性水平表明还需要做更多的工作。他说，新同位素的发现显然是一件好事，但我不认为他们能对质子-中子相互作用给出什么有意义的解释。