科研進(jìn)展
新型等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)研發(fā)取得新進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、重離子科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員在基于儲(chǔ)存環(huán)的新型等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)研發(fā)中取得進(jìn)展，在每次注入?yún)⒖荚雍藰O少的情況下，可有效克服儲(chǔ)存環(huán)磁場(chǎng)晃動(dòng)帶來的影響。相關(guān)成果發(fā)表于《Nuclear Science and Techniques》。
原子核質(zhì)量是研究核力性質(zhì)、核結(jié)構(gòu)演化、重元素起源以及極端同位旋條件下核素穩(wěn)定性的關(guān)鍵物理量?；趦?chǔ)存環(huán)的等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)是測(cè)量短壽命原子核質(zhì)量的重要實(shí)驗(yàn)手段。為了克服傳統(tǒng)等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)無法在寬時(shí)域范圍內(nèi)獲得高精度質(zhì)量的缺點(diǎn)，近代物理所原子核質(zhì)量測(cè)量團(tuán)隊(duì)發(fā)展了新型等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)（磁剛度識(shí)別的等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)，Bρ-IMS）。
然而，為精準(zhǔn)消除儲(chǔ)存環(huán)的磁場(chǎng)晃動(dòng)對(duì)質(zhì)量結(jié)果帶來的影響，Bρ-IMS的磁場(chǎng)修正程序要求每次注入的參考核數(shù)目不少于3-5個(gè)，這在測(cè)量極端遠(yuǎn)離穩(wěn)定線、產(chǎn)額極低的短壽命原子核質(zhì)量時(shí)受到制約。
針對(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)展了Bρ-IMS，使用γt-C曲線(γt是儲(chǔ)存環(huán)的參數(shù)，描述磁剛度和軌道的相對(duì)變化關(guān)系，C為離子軌道長(zhǎng)度)，僅需一個(gè)參考核即可獲得質(zhì)量未知原子核的質(zhì)量，顯著降低了Bρ-IMS對(duì)每次注入?yún)⒖己藬?shù)目的要求；同時(shí)，該方法本身對(duì)磁場(chǎng)晃動(dòng)不敏感，不需要再進(jìn)行額外的磁場(chǎng)修正。
在已開展的針對(duì)極端遠(yuǎn)離穩(wěn)定線原子核硅-22的質(zhì)量測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，少于3個(gè)和5個(gè)參考核的注入占比分別達(dá)到了約30%和70%。研究團(tuán)隊(duì)成功利用該單參考核靈敏的Bρ-IMS方法，在不進(jìn)行磁場(chǎng)修正的情況下，首次測(cè)量了硅-22原子核的質(zhì)量，并將硅-23質(zhì)量的精度提高了近7倍(相關(guān)成果見PRL 95, 042501 (2005))。
該方法對(duì)于未來在強(qiáng)流重離子加速器裝置（HIAF）的儲(chǔ)存環(huán)SRing上開展極端遠(yuǎn)離穩(wěn)定線、極低產(chǎn)額的原子核質(zhì)量測(cè)量具有重要意義。
近代物理所博士研究生羅胤芳和呂佳浩為該方法的實(shí)現(xiàn)做出了重要貢獻(xiàn)，邢元明研究員為論文通訊作者。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接: https://doi.org/10.1007/s41365-026-01933-2
圖：本方法(紅點(diǎn))與之前Bρ-IMS(藍(lán)點(diǎn))給出的質(zhì)荷比(m/q)標(biāo)準(zhǔn)差的對(duì)比。黑點(diǎn)為傳統(tǒng)等時(shí)性質(zhì)譜術(shù)(未進(jìn)行磁場(chǎng)修正)的結(jié)果
（儲(chǔ)存環(huán)核物理室 供稿）
