丰中子原子核为什么难造：壳效应研究把选靶问题推到台前

其他 · 发布 2026-07-16T08:35:00+08:00 · 更新 2026-07-16T08:45:21+08:00

中科院主站 7 月 15 日 09:37 发布核物理进展，介绍近代物理所等团队在 Physics Letters B 的研究：多核子转移反应中的壳效应并非总是帮忙。研究者用形变依赖质量公式和可调壳修正模型比较氙-136 轰击铅-208、汞-204、汞-208，发现双幻核铅-208会强烈抑制需要大量核子转移的丰中子产物。团队因此建议避开幻数核靶，并把铀-238 轰击汞-204列为更值得尝试的路线。这不是发现新元素，而是在昂贵束流实验前提供更清晰的选靶依据。

合成一个以前很难得到的原子核，听起来像是把粒子加速器开得更猛。但在许多稀有核素实验里，真正先决定成败的是另一个问题：用什么入射核，撞向什么靶核。靶核选错，束流时间、探测器排期和后续分析都可能换来极少产额。中子数接近 126 的丰中子核素尤其如此，它们和宇宙中金、铂等重元素的形成路径有关，却很难在实验室里有效制造。

7 月 15 日 09:37，中国科学院主站发布的科研进展把这个选靶问题摆到了台前。近代物理所等团队研究的是多核子转移反应，也就是让两个较重的原子核短暂靠近并交换质子、中子，而不是完全融合成一个新核。研究者想弄清楚，原子核里常被用来解释稳定性的壳效应，在这种反应中到底是推一把，还是拉一把。

这项发表在 Physics Letters B 的论文并没有声称已经批量合成出新的丰中子核素。它做的是机制分析和路线筛选。团队发展了理论模型，引入形变依赖的质量公式，并设置可以连续调节壳修正强度的标度因子，用来追踪壳效应从核子交换到碎片退激全过程中的作用。随后，研究者系统比较了氙-136 分别轰击铅-208、汞-204 和汞-208 三个靶核的反应率。

结果的关键在于，壳效应不是单向的好消息。对于只需要少量核子转移、仍然接近原始入射通道的产物，壳效应会提高产额；但对于需要转移大量核子、目标更偏向丰中子区域的产物，壳效应反而会强烈抑制生成。铅-208 是质子数和中子数都处在幻数附近的双幻核，结构特别稳定，也正因为这种稳定，在把反应推向更远的丰中子产物时表现出更明显的阻力。

这个判断改变的是实验设计的优先级。以往研究者可能自然倾向于选择稳定、容易准备、核结构清楚的碰撞对象；但这项工作提醒，如果目标是 N=126 附近的丰中子核素，过于稳定的幻数核不一定是好靶。团队据此建议避开强壳闭合的碰撞对象，优先考虑非幻数靶核，并提出铀-238 轰击汞-204的反应体系。按照论文和中科院稿件中的说法，这一路线有望提高铱-203、锇-202 等丰中子核素的生成概率。

这条消息对普通读者的价值，不在于马上会多出一种新材料或新技术，而在于它展示了基础核物理怎样把“试试看”变成“先算清楚再上机”。稀有核素实验昂贵且机会有限，能提前排除低效路线，本身就是重要进展。它也让重元素起源研究多了一个更可检验的实验指向：如果推荐体系在后续束流实验中确实提高产额，研究者就能拿到更多接近关键中子数区域的样本。

证据边界也很明确。中科院发布的是研究进展公告，论文主体是理论模型和反应率计算，不是一次已经完成的高产额实验证明。Crossref 和 SCOAP3 元数据可核对题名、期刊、DOI 和论文记录，但论文在线时间早于中科院主站这次发布；日报中真正属于 7 月 15 日的新变化，是中国科学院官方窗口在 09:37 对该成果的发布和解释。后续仍要看铀-238 轰击汞-204这类候选体系能否在真实束流实验中兑现预测。

信息来源

• 中国科学院科研进展：研究揭示多核子转移反应中壳效应的双向作用机制
• 中国科学院近代物理研究所原始稿
• Physics Letters B DOI 页面
• SCOAP3 论文记录：Role of shell effects on producing neutron-rich nuclei in the N=126 region
• Crossref DOI 元数据：10.1016/j.physletb.2026.140614

可信度说明

核心依据为中国科学院主站科研进展页，页面 meta PubDate 为 2026-07-15 09:37，且正文给出 DOI 10.1016/j.physletb.2026.140614。近代物理所原始稿用于核对作者、研究背景和机构信息；Crossref 与 SCOAP3 元数据用于核对论文题名、期刊、DOI、开放记录和摘要要点。报道没有把理论计算写成已完成的新核素合成实验。