特別說明：本文由學研匯技術中心原創撰寫，旨在分享相關科研知識。因學識有限，難免有所疏漏和錯誤，請讀者批判性閱讀，也懇請大方之家批評指正。研究與穩定原子核中截然不同的中子與質子比(N/Z)同位素是洞察原子核結構的有效手段。輕、富含中子的同位素表現出最不對稱的 N/Z 比，超出結合限制的同位素會自發地發射中子，且僅以非常短暫的共振形式存在（約10?21s），這為現代核結構理論提供了最嚴格的檢驗。 有鑒于此，東京工業大學Y. Kondo等人報告首次觀測了28O和27O分別衰變成 24O 以及四個和三個中子。28O原子核由于具有Z=8和N?=20幻數，在核結構的標準殼模型圖中，它被認為是相對少數的所謂“雙重幻數”原子核之一，因此具有十分重要的研究意義。在本工作中，作者發現27O和28O 均以狹窄、低能的共振形式存在。將它們的衰變能量與復雜的理論模型的結果進行比較，包括大規模殼模型計算和新開發的統計方法，表明潛在的原子核相互作用都源自量子色動力學的有效場理論。28O由于其極端的N/Z不對稱性，是唯一一個原則上可以通過實驗獲得但尚未觀察到的原子核。本研究基于RIKEN RI Beam Factory 產生的與厚活性液氫靶系統和高性能多中子探測陣列耦合的強中子滴線束，直接檢測高能反應中產生的27,28O的衰變產物（24O和三個或四個中子），證實了28O的存在。
圖 核和殼結構
作者利用SAMURAI光譜儀探測器的磁剛度、能量損失和飛行時間來識別 24O碎片。根據五個衰變粒子的測量動量矢量重建了28O衰變能E01234在約 0.5MeV處清晰地觀察到窄峰，可以將其指定為28O基態，作者通過模擬進一步證實了所觀察到的是基態而非激發態。此外，作者還首次在24O+3n 通道中觀察到27O共振。衰變能量和寬度的系統不確定性取決于中子串擾抑制程序中使用的精確條件，而橫截面的系統不確定性主要來自中子探測效率的不確定性。
作者總結了氧同位素25-28O的實驗基態能量，并與基于手性有效場理論和大規模殼模型計算的理論計算進行了比較。結果表明在幾乎所有情況下，理論都對這兩個系統都有約束力。統計耦合簇計算表明 27,28O 的能量可以為此類從頭算方法，特別是所使用的相互作用提供有價值的約束。
Kondo, Y., Achouri, N.L., Falou, H.A. et al. First observation of 28O. Nature 620, 965–970 (2023).DOI：10.1038/s41586-023-06352-6https://www.nature.com/articles/s41586-023-06352-6
