北航新闻网7月9日电（通讯员 王琳）近日，北京航空航天大学物理学院孙保华和谷畑勇夫领导的研究团队，在《Physical Review X》上在线发表了题为“ChargePickupReactionCrossSection forNeutron-Richp-shellIsotopes at 900A MeV”的研究论文。研究发现，在相对论能量下的轻核反应中，丰中子原子核的电荷交换反应截面显著超出了先前的经验预期。

当原子核以接近光速碰撞时，会出现一种罕见却至关重要的现象，即“电荷交换（charge exchange）过程”。在这一过程中，原子核内的一个中子会“翻转”成为一个质子，与原子核贝塔衰变有着密切的联系。这一过程在文献中亦常被称为“电荷拾取（charge pickup）”。

北航团队联合国际同行，利用德国赫姆霍兹重离子研究中心（GSI）的大型重离子装置，将以86%光速运动的24种轻原子核（包括众多丰中子原子核）轰击在氢和碳靶上，成功测量了相应的电荷交换总截面。结果表明，反应截面随着弹核中子数的增加呈指数式增长，远超基于稳定核得到的经验预期。例如，从稳定的碳-12到丰中子的碳-19，反应截面增长了约50倍，远高于此前预测的2.5倍。这归因于丰中子原子核可以打开更多的由中子向质子的超允许跃迁通道。基于这一图像，团队提出了一个新的全局经验公式，将弹核质量以及同位旋参数分离，对电荷交换反应截面实现了统一描述。

图1：稳定核素与本工作测量的丰中子原子核在碳、氢等不同靶上的电荷交换截面，随质量数呈现出截然不同的趋势。

这一研究成果为理解中高能重离子反应机制提供了崭新视角，有望帮助破解长期困扰核物理学界的贝塔衰变强度猝灭问题，对放射性束流产生、天体条件下弱相互作用强度测量等提供了重要支撑。

论文第一作者为北京航空航天大学物理学院博士研究生张寂潮（已毕业，现为大阪大学博士后），孙保华和谷畑勇夫为共同通讯作者，合作单位包括德国GSI研究所、加拿大TRIUMF实验室、日本大阪大学在内的10所大学和研究机构。课题得到了国家自然科学基金项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1103/k9tj-jq8s

（审核：王菲）

编辑：贾爱平

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