鎂-18是常見元素鎂的一種同位素，在核物理學(xué)中具有獨特的地位。這種奇異的核素展現(xiàn)出一種罕見的放射性形式，稱為雙質(zhì)子發(fā)射。了解鎂-18的結(jié)構(gòu)及其雙質(zhì)子衰變機制的復(fù)雜細節(jié)，對于提高我們對核物理知識和遠離穩(wěn)定谷的原子核行為的認識至關(guān)重要。

滴線核和雙質(zhì)子發(fā)射

近幾十年來，在探索核穩(wěn)定性的邊界方面取得了重大進展。這導(dǎo)致了許多滴線核的發(fā)現(xiàn)，其特征是質(zhì)子與中子比的顯著不平衡。這些原子核高度不穩(wěn)定，并表現(xiàn)出受“連續(xù)體效應(yīng)”嚴(yán)重影響的奇異衰變模式。本質(zhì)上，滴線核中的質(zhì)子結(jié)合得如此松散，以至于它們很容易逃離原子核，進入無束狀態(tài)或連續(xù)體。(www.ws46.com)

雙質(zhì)子發(fā)射，最初在 1960 年代提出，是一種特別罕見的放射性形式，但只在最近幾年才被實驗觀察到。它代表了一種僅在極富質(zhì)子的原子核中發(fā)生的三體量子隧穿現(xiàn)象。這個過程突出了母核與價質(zhì)子之間的復(fù)雜相互作用，價質(zhì)子是容易參與衰變的最外層質(zhì)子。

雙質(zhì)子衰變的多樣性

不同的原子核的雙質(zhì)子發(fā)射機制各不相同。一些原子核的雙質(zhì)子衰變，其中兩個質(zhì)子以緊密相關(guān)的對形式出現(xiàn)；而另一些原子核則表現(xiàn)出大角度發(fā)射，其中質(zhì)子以顯著不同的角度射出。這些變化在很大程度上取決于母核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其相鄰核的性質(zhì)。了解這些不同的衰變過程，使研究人員能夠探索原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并檢驗核理論的預(yù)測。

最近發(fā)表的一項研究揭示了鎂-18這個獨特案例。研究表明，該原子核的基態(tài)受連續(xù)體的影響很大，導(dǎo)致顯著的s波分量。簡單來說，鎂-18中的質(zhì)子更有可能占據(jù)特定的低角動量狀態(tài)，這在使雙質(zhì)子衰變成為可能方面起著關(guān)鍵作用

然而，盡管存在這種s波優(yōu)勢，研究人員并未觀察到鎂-18與其鏡像核碳-18之間存在顯著的鏡像對稱性偏差。鏡像核是具有相同數(shù)量核子但質(zhì)子和中子數(shù)量互換的核對，它們會表現(xiàn)出相似的性質(zhì)。這一觀察表明，盡管存在連續(xù)體效應(yīng)，但它并沒有根本改變鎂-18的整體結(jié)構(gòu)。

更有趣的是，時間演化分析表明，鎂-18在其衰變的第一步經(jīng)歷了同時的雙質(zhì)子發(fā)射，這與其他原子核中觀察到的順序發(fā)射場景形成對比。此外，所觀察到的核子-核子相關(guān)性，描述了質(zhì)子之間的相互作用，與其他輕質(zhì)量雙質(zhì)子 發(fā)射中觀察到的相關(guān)性一致。這種一致性表明，在核素圖的這一特定區(qū)域內(nèi)，這些原子核有一個共同的潛在衰變機制。

研究意義

鎂-18及其獨特的雙質(zhì)子衰變機制的研究，為研究處于穩(wěn)定邊緣的奇異核的行為提供了寶貴的信息。連續(xù)體的影響，鏡面對稱性沒有顯著偏差，以及同時質(zhì)子發(fā)射的可能性，描繪了核結(jié)構(gòu)和衰變過程的復(fù)雜圖景。理解這些復(fù)雜性不僅對核物理學(xué)至關(guān)重要，而且對推動量子理論在復(fù)雜多體系統(tǒng)領(lǐng)域的邊界也至關(guān)重要。