科研進(jìn)展
強(qiáng)流重離子加速器裝置核質(zhì)量測(cè)量精度達(dá)到國(guó)際最高
4月8日，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)流重離子加速器裝置（HIAF）高精度環(huán)形譜儀實(shí)驗(yàn)終端通過(guò)了由中國(guó)科學(xué)院科技基礎(chǔ)能力局組織的工藝測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示，基于強(qiáng)流重離子加速器裝置高精度環(huán)形譜儀所測(cè)得的短壽命原子核金-202的質(zhì)量精度達(dá)到國(guó)際最高。
原子核的質(zhì)量是研究核力性質(zhì)、核結(jié)構(gòu)演化、宇宙中重元素起源等重大科學(xué)前沿問(wèn)題的關(guān)鍵物理量，在核技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。高精度環(huán)形譜儀是強(qiáng)流重離子加速器裝置的六大實(shí)驗(yàn)終端之一，同時(shí)也是加速器系統(tǒng)的重要組成部分，是開(kāi)展前沿物理實(shí)驗(yàn)的核心設(shè)備，可以精確測(cè)量壽命只有幾十微秒的原子核的質(zhì)量。強(qiáng)流重離子加速器裝置項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)之一是建成國(guó)際上測(cè)量精度最高的原子核質(zhì)量測(cè)量譜儀。
此次實(shí)驗(yàn)是基于強(qiáng)流重離子加速器裝置開(kāi)展的首個(gè)終端測(cè)試實(shí)驗(yàn)。中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研團(tuán)隊(duì)利用高精度環(huán)形譜儀，開(kāi)展了基于肖特基探針的質(zhì)量測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的多個(gè)原子核質(zhì)量精度顯著提高。其中，遠(yuǎn)離穩(wěn)定線的短壽命原子核金-202的質(zhì)量測(cè)量精度達(dá)到11千電子伏特，較此前國(guó)際最高精度提高一倍，是目前國(guó)際上針對(duì)該原子核最精確的質(zhì)量測(cè)量結(jié)果。
這一進(jìn)展標(biāo)志著強(qiáng)流重離子加速器裝置高精度環(huán)形譜儀實(shí)驗(yàn)終端關(guān)鍵性能指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，核質(zhì)量測(cè)量精度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，同時(shí)還驗(yàn)證了加速器系統(tǒng)高流強(qiáng)、高品質(zhì)的供束能力及裝置穩(wěn)定性與電磁環(huán)境的顯著提升，為后續(xù)開(kāi)展核物理、核天體物理、原子物理等領(lǐng)域前沿科學(xué)研究奠定了良好基礎(chǔ)。接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步挖掘加速器裝置性能潛力，為正式運(yùn)行開(kāi)展科研工作做好相關(guān)準(zhǔn)備。
強(qiáng)流重離子加速器裝置由中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)建造，歷經(jīng)7年建設(shè)，已于2025年10月調(diào)試出束。借助于該裝置提供的國(guó)際上脈沖流強(qiáng)最高的重離子束流與國(guó)際上測(cè)量精度最高的核質(zhì)量測(cè)量譜儀，我國(guó)科學(xué)家有望在探索原子核存在極限、揭示核天體物理過(guò)程等基礎(chǔ)科學(xué)研究及重離子束重大應(yīng)用研究等方面取得具有重大國(guó)際影響的研究成果，顯著提升我國(guó)重離子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。
圖 1：強(qiáng)流重離子加速器裝置（HIAF）高精度環(huán)形譜儀
圖:2：強(qiáng)流重離子加速器裝置
