近日，中国科学院近代物理研究所超重核研究团队与合作者利用中国超重元素研究加速器装置(CAFE2)，首次合成了新核素镤-210，该核素是目前已知的最缺中子的镤同位素。相关研究成果于5月29日发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。

合成与研究新核素是原子核物理研究的前沿热点，对于探索原子核的存在极限、揭示新物理现象、深化对物质结构的理解具有重大意义。然而，在极端缺中子的锕系核区，新核素的产生截面极低(皮巴量级)，且寿命极短(毫秒甚至微秒量级)，这对实验合成研究带来了巨大的挑战。

研究团队利用中国超重元素研究加速器装置(CAFE2)提供的钙-40束流轰击镥-175靶，通过熔合蒸发反应，在充气反冲核谱仪(SHANS2)上成功合成了质子滴线外新核素镤-210，并成功测量了该核素的α衰变能量和半衰期。

结合已有实验数据，团队拓展了重核区质子滴线附近核素α衰变性质的系统性，并检验了理论模型对远离β稳定线原子核性质的预言。基于其非禁戒α衰变特性，研究建议了镤-210基态的自旋宇称为(3?)，这一结论得到了大规模壳模型及粒子数守恒推转壳模型理论计算的支持。此外，根据测量的质子分离能，研究提供了镤-210中不存在托马斯-埃尔曼效应的实验证据。

本工作由近代物理所联合中国科学院大学、先进能源科学与技术广东省实验室、山东大学、中山大学、中国科学院理论物理研究所、同济大学、兰州大学、南京航空航天大学、广西师范大学、英国约克大学的研究人员合作完成。论文第一作者为近代物理所副研究员张明明，近代物理所马龙研究员和甘再国研究员为共同通讯作者。

该研究得到了国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究重大项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、甘肃省重大项目等项目的支持。 

图1：实验测得的α衰变能谱和母子核α粒子能量的二维符合散点图

图2：新一代充气反冲核谱仪(SHANS2)