圣路易斯华盛顿大学：新的轻型氮同位素

本文转载自Washington University in St.Louis News，由ChatGPT翻译，图片来源于网络

在2024QS世界大学排名中，圣路易斯华盛顿大学荣获第154位

原文发布于2023年10月27日，原标题“Strong evidence found for new light isotope of nitrogen”

氮-9是已知的第一个以从其基态中发射出五个质子进行衰变的核，其中只有七个质子和两个中子。华盛顿大学圣路易斯分校艺术与科学学院的化学研究教授罗伯特·查里蒂（Robert Charity）在一篇发表于《物理评论快报》的新论文中描述了这种新的轻型氮同位素。

高度短暂的氮-9核素位于Nuclide图的富质子边缘，并且接近被视为核态的极限。查里蒂及其合作者从美国国家超导环形加速器实验室收集的数据中获得了关于氮-9的实验证据。

氮-9可以看作是五个未束缚的质子环绕着一个α粒子（由两个质子和两个中子紧密组合而成）而形成的。这个组合通过它们之间的相互作用短暂地保持在一起。未束缚的质子逐步释放出来，首先是一个质子逃逸，然后同时发射第一对质子，稍后再发射第二对质子。

“氮-9的衰变就像打开一组套娃；每次衰变都会揭示另一个核素，它也通过发射一个或一对质子来衰变，”查里蒂说道。“这种奇特系统的存在是对开放或未束缚多体系统的量子力学的良好测试。”这项以华盛顿大学圣路易斯分校为主导的合作研究工作还包括来自密歇根州立大学和中国复旦大学的开放量子系统理论家。

与对氮-9的描述同时，查里蒂和他的合作者李·索博特卡（Lee Sobotka）在《物理评论C》上发表了一篇论文，描述了如何分析能够得出关于真正奇特核的实验结果的类型。

“我们周围的元素是通过一组机制产生的，这些机制通过我们周围不存在的中间体起作用，”索博特卡说道。“这些中间体是不稳定的，通常具有非常不寻常的中子与质子比例。我们的工作涉及重建这些核的结构和产生它们的反应。”

学习这种不稳定的核结构和产生它们的反应，使科学家能够理解为什么地球上存在特定的同位素，以及为什么有些同位素丰富而其他一些则稀有。查里蒂和索博特卡最近从美国能源部科学办公室获得了150万美元的拨款，以在接下来的三年继续他们有关核反应和结构的研究。他们的工作还得到了国家核安全局的资助，根据最近更新的为期五年的核培训和大学研究卓越中心拨款计划。