实验探索N=50区原子核中子跨壳激发现象的异常与空缺

The magic number is the fundamental quantity through all the nuclear structure studies, and the study to neutron-core excitation across the magic number is one of the hot topics in nuclear structure. The neutron-core excitation have been widely observed in the N=50 region. Thus it has attracted wide attention of experimental and theoretical physicists. In our previous studies, we noticed that in the N=50 region, there is an anomaly about the neutron-core excitation occurs at Mo-92. The energy of the level from cross shell excitation in Mo-92 is higher than the neighboring isotones, and there is no report on the cross shell excitation in N=51 nucleus Rh-96 until now. This proposal aims to study the high-spin level structures of Mo-92 and Rh-96 based on our previous fundamental researches by combining the research status of the excitation of nuclei across the N=50 shell. We will build new level schemes of the two nuclei by means of in-beam γ-ray spectroscopic techniques, and study the across shell excitation with shell model calculations. Then we will solve the anomaly on the systematic law of the neutron-core excitation in N=50 isotones in Mo-92, and fill the gap of cross shell excitation phenomena in Rh-96.

幻数是贯穿整个核结构研究的基本量，对原子核跨越幻数闭壳的研究是当前核结构研究中的热点之一。N=50区域原子核存在大量中子跨壳激发的现象，由此吸引了大量实验和理论物理学家的广泛关注。我们在前期研究中发现N=50区原子核中子跨壳激发现象在Mo-92中存在异常，其跨壳激发能级能量明显高于邻近核，并且在N=51同中子素Rh-96中至今尚未观测到中子跨壳激发现象。本项目结合国内外对原子核跨N=50壳的激发的研究现状，以及申请者前期的研究基础，提出对Mo-92和Rh-96的高自旋态能级结构的实验研究。我们将基于在束γ谱学的实验方法建立两个核全新的能级纲图，结合壳模型计算研究其中的跨壳激发现象，解决N=50同中子素中跨壳激发系统学变化规律在Mo-92处存在异常的问题，并填补Rh-96中存在的跨壳激发现象研究空白。

与幻数相关的跨壳激发、传统幻数消失和新幻数产生等现象是当前核结构研究中的热点，N=50区域的壳效应非常明显，是研究中子跨壳激发现象的理想区域。本项目原计划在中国原子能科学研究院或南非iThemba国家实验室的伽玛终端上完成92Mo和96Rh的高自旋态实验，建立全新的能级纲图，结合壳模型计算研究其中的中子跨壳激发现象。目前已经于2022年在中国原子能科学研究院的伽玛终端上完成了目标核96Rh的高自旋态实验，利用在束伽玛谱学的实验方法，对反应中退激的伽玛射线进行符合测量和角分布分析，共收集了超过800个百万的两重符合事件，进一步的数据处理和物理分析正在进行中。对两个目标核的大规模壳模型计算已经完成，根据计算结果对92Mo的能级组态进行了重新指定，建议了其中来自中子跨壳激发现象的能级结构。