8月5日，记者从中国科学院近代物理研究所获悉，其科研团队与合作者于近日依托大科学装置强流重离子加速器（HIAF），成功产生并鉴别了稀有原子核铪-153。这是该装置7月21日完成验收并进入调试阶段后取得的首个物理成果，验证了我国新一代强流重离子研究装置已具备探索未知核素、拓展核素版图的能力，标志着HIAF的科学发现之旅正式开启。相关成果发表于《科学通报》英文版。
包括强流重离子加速器在内的两大科学装置俯瞰图。南方日报记者 王昌辉 摄
强流重离子加速器位于广东惠州，是探索物质微观结构的大科学装置，它的脉冲束流强度刷新国际纪录，其重离子束流如“微观炮弹”轰击靶材，产生极端物理条件，供科学家探测原子核内部奥秘。
原子核由质子和中子组成，质子和中子不同数量的组合形成了丰富多彩的核素世界。探索未知核素、研究原子核存在的边界是核物理领域的重要前沿。铪-153位于缺中子重核区域，是研究原子核结构演化和稳定极限的重要对象。发现并精确测量该核素，有助于检验核理论模型，深化对原子核结构规律的认识。
实验中，科研团队利用HIAF增强器（BRing）提供的铋-209束流轰击石墨靶，通过弹核碎裂反应产生放射性核素。反应产物经高能放射性束流线（HIRIBL）筛选后，注入高精度环形谱仪（SRing）。团队利用等时性质谱技术进行测量，共观测到10个铪-153离子。测量结果表明，铪-153是一个束缚或弱束缚核素，与现有理论模型预测一致。同期，日本理化学研究所（RIKEN）也独立报道了铪-153的观测结果，两项研究相互印证，进一步体现了该核素的重要研究价值。
强流重离子加速器装置内部设备。南方日报记者 许舒智 摄
此次实验能够成功探测到产生概率极低的铪-153，得益于HIAF多项关键技术的协同发展。高强度重离子束流提升了稀有核素的产生能力，高性能的放射性束流线实现了目标核素的高效分离，高精度环形谱仪等时性质谱技术具备灵敏的单离子探测能力，为鉴别稀有原子核提供了重要支撑。随着HIAF性能持续提升，未来实验的探测能力预计还将提高约两个数量级。HIAF将在探索未知核区、发现新核素和研究极端条件下原子核性质方面发挥更加重要的作用。
