郑州大学和扬州大学研究人员创建预测模型以合成超重元素120 | Physical Review C

多年来，元素周期表终结于原子序数92：铀。但自20世纪50年代以来，物理学家一直在努力扩展它。首先是原子序数93至103锕系元素的产生，这些元素被用于核应用并具有放射性。接下来是超重原子核，原子序数104至118，它们有可能扩展我们对物质的理解。

但生产超重元素涉及重离子加速器技术，并且依赖于将原子核融合足够长的时间以使其被检测到的棘手工作，使得这些实验复杂、昂贵且耗时。这就是为什么需要采用理论方法合成该元素序列中接下来的两种元素（原子序数119和120）。

在发表于Physical Review C的一项新研究中，来自郑州大学和扬州大学的研究人员构建了一个用于理论合成120号元素的框架。该机制建立在双核系统模型之上，而该模型需要一组输入量——核质量、裂变势垒、壳修正能、能级密度参数和壳阻尼因子。

在传统的双核系统模型中，这些众多的量是从不同的理论核模型合并而来的。这种混合可能会引入不一致性，特别是120号元素，因为目前尚无实验测量数据来指导参数的选择。

相比之下，作者张炜、张士杰和陈鹏辉则创建了一种更统一的方法，即从有限温度协变密度泛函理论导出输入量。这个微观框架从基础核子相互作用出发描述核结构，并能计算作为激发能函数的性质。

为测试新模型，研究团队将其应用于已知的产生锘和𫓧的反应。他们发现该模型能够匹配实验推导出的横截面，尤其是在最有可能发生合成的能量附近的横截面。

这种一致性为研究人员提供了信心，即该模型可以扩展到预测未知系统。因此，他们将其应用于寻找120号元素，评估了多个候选方案，包括涉及钛、钒、铬和锰束与锕系元素靶的反应。

结果表明，反应⁵⁰Ti+²⁴⁹Cf是最有前景的途径，在最佳激发能量约为41 MeV的情况下，4中子通道的预测峰值生成截面约为48飞靶。研究人员发现，抛射体越重，通常表现会更差。

总的来说，这项工作为未来针对120号元素的实验提供了实用指南，缩小了最有希望的反应通道和能量窗口，为扩展元素周期表迈出了下一步。