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中国强流重离子加速器（HIAF）产出首个物理成果：成功发现稀有原子核铪-153
2026年08月11日 15:53:15
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：4025
中国强流重离子加速器（HIAF）在调试阶段成功产生并鉴别了此前从未被报道过的稀有原子核铪-153，这是该装置的首个物理成果，标志着其科学发现之旅正式开启。
中国科学院近代物理研究所科研团队与合作者依托国家重大科技基础设施——强流重离子加速器装置(HIAF)，近日成功产生并鉴别了此前从未被报道过的稀有原子核铪-153(¹⁵³Hf)。这是HIAF于2026年7月21日完成工艺验收并进入调试阶段后取得的首个物理成果，相关研究以短通讯形式发表于《科学通报》(Science Bulletin)
原子核由质子和中子构成，不同数量的组合形成了丰富多彩的核素世界。探索未知核素、研究原子核存在的边界是核物理领域的重要前沿。铪-153位于缺中子重核区域，是研究原子核结构演化和稳定极限的重要对象。此前，铪元素已知的最轻同位素为¹⁵⁴Hf，而¹⁵³Hf在数十年间一直未被实验确认。
合成并精确测量¹⁵³Hf的性质，对于确定质子滴线位置、检验核质量模型以及研究N=82壳层的稳健性具有关键科学价值。
实验中，科研团队利用HIAF增强器(BRing)产生的能量为836.66 MeV/u的铋-209(²⁰⁹Bi)束流轰击石墨靶，通过弹核碎裂反应产生放射性核素。反应产物经高能放射性束流线(HIRIBL)纯化和传输后，注入并存储在高精度环形谱仪(SRing)中。SRing运行在等时性光学模式下，团队利用飞行时间探测器和等时性质谱技术对反应产物进行鉴别与质量测量。
实验累计观测到10个¹⁵³Hf离子，其产生截面估算为皮巴(pb)量级。测量结果表明，¹⁵³Hf是一个束缚或弱束缚核素，与多个核质量模型的预言一致。值得关注的是，几乎在同一时期，日本理化学研究所(RIKEN)也基于其放射性同位素束流工厂(RIBF)独立报道了¹⁵³Hf的观测结果。两项研究相互印证，进一步体现了该核素在核物理研究中的重要价值。
此次实验能够成功探测到产生概率极低的¹⁵³Hf，得益于HIAF多项关键技术的协同——高强度重离子束流提升了稀有核素的产生能力，高分辨率放射性束流线实现了目标核素的高效分离，而SRing等时性质谱技术则具备零本底、单离子灵敏的探测能力。
随着HIAF性能持续提升，未来实验的亮度预计还将提高约两个数量级。HIAF将在探索未知核区、发现新核素和研究极端条件下原子核性质方面发挥更加重要的作用。
强流重离子加速器装置位于广东省惠州市，于2018年12月正式开工，2025年10月成功出束。该装置是《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》确定的重点建设内容之一。
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