科学家发现β衰变中最强同位旋混杂现象

12月12日，记者从中科院近代物理研究所了解到，该所科研人员及其合作者依托兰州重离子加速器大科学装置开展了质子滴线核磷-26衰变性质的高精度测量, 发现了β衰变中最强同位旋混杂现象，直接挑战人们对于原子核相互作用力的理解。研究成果近日发表于《物理评论快报》。

对称性普遍存在于自然界中，是现代物理学中的一个核心概念。对称性破缺往往蕴含着新物理。1932年，海森堡提出了同位旋概念，把质子和中子看作同一种粒子的两种状态。在同位旋严格对称的情况下，β衰变中费米跃迁仅布居至同位旋相似态。然而，同位旋对称性破缺会导致费米跃迁强度劈裂，不仅布居到同位旋相似态，也会布居到同位旋相似态附近的激发态。此前，实验上仅发现几例这种同位旋混杂的现象，同位旋混杂矩阵元均小于50keV，理论上也基本能解释这些现象。

近代物理所核物理中心研究人员基于兰州重离子加速器放射性束流线（HIRFL-RIBLL1）开展了奇特原子核磷-26的β延迟双质子发射的关联测量，首次发现硅-26同位旋相似态附近的两个高激发态11912keV和13380keV。

基于高精度的实验数据，研究人员得到硅-26同位旋相似态13055keV与高激发态13380keV的同位旋混杂矩阵元为130keV，是目前实验上发现的β衰变中最强同位旋混杂现象，其背后的物理成因可能是弱束缚或者大形变效应。然而，针对磷-26衰变的各种理论模型计算得到的同位旋混杂矩阵元均小于30keV，远小于实验值。该实验结果对现有理论研究提出强有力挑战，将推动原子核相互作用力相关理论的发展。

这项研究由中科院近代物理所牵头，中山大学、上海交通大学等国内外23家科研单位合作完成。