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《自然》：原子拥有中子的能力超乎想象
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据科学网2007年10月26日报道：原子的“超载”能力比人们想象的要大得多，这是美国一个科学小组最新的研究发现。利用粒子加速器，他们创造出了超重铝、镁同位素，其中的中子数目大大超过质子数。这一成果有助科学家找到质子和中子结合成原子核的新理论，并加深他们对恒星元素形成以及衰变的理解。相关论文发表在10月25日的《自然》杂志上。 原子核是由质子和中子间的强力作用结合而成的，质子数目决定了不同的元素。质子数相同而中子数不同的元素互为同位素。两个质子之间和两个中子之间结合力的强度较弱（质子由于电性相互排斥），原子核能够稳定存在主要是由于质子—中子对之间的作用。因此，有理论认为，原子稳定存在的一个条件是原子核中的质子和中子数不能相差太多。如果这种平衡被打破，原子就会发生放射性衰变或者核分裂。 正因如此，核物理学家长期以来热衷于寻找这种稳定性的界限，称为“中子滴线”（neutron drip line）。科学家已经测定了氧元素的中子滴线，但对于一些更重的元素，它们含中子较多的同位素存在时间极短，因此要准确测定中子滴线十分困难。 然而，最新的研究带来了全新的认识。美国密歇根州立大学国立超导回旋加速器实验室（NSCL）的Thomas Baumann和同事不仅创造出了拥有更多中子的超重铝、镁同位素，而且发现这些同位素能够比较稳定地存在一定时间。 研究人员将一束加速过的高能钙离子射向钨层，这会产生新的元素。科学家在这些新元素中发现了含中子极多的铝和镁元素，它们在数毫秒后才会衰变。进一步研究表明，该镁-40同位素中含有28个中子，这是正常情况（12个）的两倍还多，而且多于科学家之前发现的含有26个中子的最重镁同位素。 更令科学家感到惊讶的是，他们还发现了拥有29个中子和30个中子的超重铝同位素。根据现行认识，中子个数是偶数的原子更加稳定，因此拥有29个中子的铝-42同位素理论上是无法稳定存在的。根据此次的发现，研究人员预测，铝的中子滴线可能一直扩展到34个，虽然这种同位素到目前为止还没被发现。 参与该项研究的Bradley Sherrill说，“此次的研究是对核子理论‘基准’的测量，它检验了我们的认识程度。”此外，新的研究结果还有望加深科学家对中子星的理解。Sherrill表示，对富含中子的原子核而言，质子往往会集中在中央，原子核的表面几乎完全被中子覆盖——而这恰好是中子星表面的样子。 |
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