中科院近物所研发新型等时性质谱术 突破极低产额原子核质量测量瓶颈

　　近日，中国科学院近代物理研究所在基于储存环的等时性质谱术研发领域取得重要进展，成功开发出单参考核Bρ定义等时性质谱术(Single-reference Bρ-defined isochronous mass spectrometry，简称Bρ-IMS)。该技术有效解决了传统方法依赖多参考核修正磁场漂移的难题，为极端远离稳定线、极低产额的原子核质量测量提供了关键技术支撑。
 

　　原子核质量是核物理领域的核心基础物理量，其精确测量对于揭示核力性质、核结构演化规律、重元素宇宙起源以及极端同位旋条件下核素稳定性等前沿科学问题具有不可替代的作用。基于储存环的等时性质谱术是当前测量短寿命原子核质量的主流实验手段之一。
 

　　据了解，传统的Bρ-IMS实验中，储存环磁场的微小漂移会显著影响质量分辨能力，因此必须通过复杂的修正程序进行校准。这一过程要求每次注入都包含多个质量已知的参考离子，而极端远离稳定线的原子核通常产额极低，往往无法满足这一条件，成为制约相关研究的重要瓶颈。
 

　　中科院近物所团队提出的新型单参考核Bρ-IMS 法，创新性地实现了单次注入仅需一个参考离子即可完成质量测定，彻底避免了繁琐复杂的磁场修正步骤。实验结果表明，该方法的质量测量精度与传统Bρ-IMS技术相当，且本身对磁场晃动具有天然的不敏感性。
 

　　在已开展的硅- 22原子核质量测量实验中，研究团队利用该新技术，在未进行任何磁场修正的情况下，首次成功测量了硅- 22原子核的质量，同时将硅- 23原子核的质量测量精度提升了近7倍，充分验证了该方法的可靠性和优越性。
 

　　这项技术突破对于未来在强流重离子加速器装置(HIAF)的储存环 SRing 上开展极端远离稳定线、极低产额原子核的质量测量研究具有里程碑意义，将有力推动我国在核物理前沿领域的科学探索。相关研究成果已发表在国际学术期刊《核科学与技术》(Nuclear Science and Techniques)上。