中國科學院近代物理研究所科研人員利用蘭州重離子冷卻儲存環(huán)CSRe，首次測量了短壽命核素51Co的質量，并利用新的質量數(shù)據(jù)研究了pf殼原子核同位旋非守恒相互作用的影響。
短壽命放射性原子核的質量在核結構及核天體物理研究中都具有非常重要的作用�；趦Υ姝h(huán)的等時性質量譜儀（IMS），是測量短壽命放射性核素質量的一個有力工具。
在IMS中，離子在儲存環(huán)中的回旋頻率和其質量電荷比直接相關，由此實現(xiàn)離子鑒別和質量測量。而本次實驗中，51Co27+和 34Ar18+的質量電荷比非常接近，差別為5×10−6，僅靠回旋周期無法區(qū)分它們。科研人員在實驗中發(fā)現(xiàn)，離子在飛行時間探測器上產生的信號幅度和離子所帶電荷有直接關系。基于這個發(fā)現(xiàn)，科研人員發(fā)展了一種新的離子鑒別方法，在IMS中首次實現(xiàn)了儲存離子的電荷分辨，從而測量了短壽命核素51Co的質量。通過其質量過剩值ME(51Co)=−27,342(48)keV，可以得到其單質子分離能Sp(51Co)=+142(77)keV。新發(fā)展的電荷分辨的IMS方法，對測量質荷比接近的原子核的質量，特別是在核結構研究中對具有重大意義的質子中子數(shù)相等的原子核研究將起到重要作用。
通過新的質量數(shù)據(jù)，科研人員研究了該核區(qū)核力的同位旋對稱性。原子核的同位旋對稱性是核力電荷無關假定下的直接結果。在同位旋理論框架下，質子和中子被認為是同位旋分量不同的全同粒子。通過鏡像核間的庫倫位移能，可以研究同位旋對稱性。實驗結果表明，在pf殼原子核的理論計算中，必須考慮同位旋非守恒相互作用的影響。
研究結果發(fā)表于Physics Letters B 735 (2014)327-331。
51Co27+, 34Ar18+及鄰近核素的回旋周期、平均信號幅度及計數(shù)三維圖
