科研進展
新型等時性質(zhì)譜術(shù)研發(fā)取得新進展
近日，中國科學院近代物理研究所、重離子科學與技術(shù)全國重點實驗室科研人員在基于儲存環(huán)的新型等時性質(zhì)譜術(shù)研發(fā)中取得進展，在每次注入?yún)⒖荚雍藰O少的情況下，可有效克服儲存環(huán)磁場晃動帶來的影響。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。基于儲存環(huán)的等時性質(zhì)譜術(shù)是測量短壽命原子核質(zhì)量的重要實驗手段。為了克服傳統(tǒng)等時性質(zhì)譜術(shù)無法在寬時域范圍內(nèi)獲得高精度質(zhì)量的缺點，近代物理所原子核質(zhì)量測量團隊發(fā)展了新型等時性質(zhì)譜術(shù)（磁剛度識別的等時性質(zhì)譜術(shù)，Bρ-IMS）。
然而，為精準消除儲存環(huán)的磁場晃動對質(zhì)量結(jié)果帶來的影響，Bρ-IMS的磁場修正程序要求每次注入的參考核數(shù)目不少于3-5個，這在測量極端遠離穩(wěn)定線、產(chǎn)額極低的短壽命原子核質(zhì)量時受到制約。
針對這一問題，研究團隊進一步發(fā)展了Bρ-IMS，使用γt-C曲線(γt是儲存環(huán)的參數(shù)，描述磁剛度和軌道的相對變化關(guān)系，C為離子軌道長度)，僅需一個參考核即可獲得質(zhì)量未知原子核的質(zhì)量，顯著降低了Bρ-IMS對每次注入?yún)⒖己藬?shù)目的要求；同時，該方法本身對磁場晃動不敏感，不需要再進行額外的磁場修正。
在已開展的針對極端遠離穩(wěn)定線原子核硅-22的質(zhì)量測量實驗中，少于3個和5個參考核的注入占比分別達到了約30%和70%。研究團隊成功利用該單參考核靈敏的Bρ-IMS方法，在不進行磁場修正的情況下，首次測量了硅-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))。
該方法對于未來在強流重離子加速器裝置（HIAF）的儲存環(huán)SRing上開展極端遠離穩(wěn)定線、極低產(chǎn)額的原子核質(zhì)量測量具有重要意義。
近代物理所博士研究生羅胤芳和呂佳浩為該方法的實現(xiàn)做出了重要貢獻，邢元明研究員為論文通訊作者。該研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、中國科學院青年創(chuàng)新促進會、國家自然科學基金委等項目的支持。
論文鏈接: https://doi.org/10.1007/s41365-026-01933-2
圖：本方法(紅點)與之前Bρ-IMS(藍點)給出的質(zhì)荷比(m/q)標準差的對比。黑點為傳統(tǒng)等時性質(zhì)譜術(shù)(未進行磁場修正)的結(jié)果
（儲存環(huán)核物理室 供稿）
