预测未发现的原子核特性和核景观边界的新方法

借助新一代放射性离子束设施，可以进行以前具有挑战性的实验，以发现新的同位素并揭示与远离β稳定谷的奇异核有关的物理现象，从而加深对宇宙中化学元素起源的理解。

中国科学院近代物理研究所(IMP)的研究人员与慕尼黑工业大学合作，利用协变密度泛函理论预测了奇异核的存在。该研究发表在《原子数据》和《核数据表》上。

为了确认新发现的同位素的存在和同位素链的极限，需要确定这些同位素的核质量、半径、半衰期。一组对新同位素特性(物理性质)的可靠理论预测可作为指导。

测量同位素链的最后束缚核不仅可以检验核理论，而且可以增进对中子星合并、核心塌缩超新星和X射线期间极端天体物理环境下核合成(化学元素的合成)程度的理解爆发。

协变密度泛函理论是研究核结构最成功的方法之一。该理论描述了核介质中核子之间的相互作用。

核子-核子相互作用可以用点耦合相互作用(假设核子是相互相互作用的点状粒子)或介子交换相互作用(假设核子是通过传递信使介子相互交流的某些成分)的形式来描述)。

在这项研究中，研究人员将这些相互作用之一插入到相对论哈特里-博戈柳波夫方法中，系统地探索从氧到达姆施塔特的所有同位素链的基态特性。

这些性质包括结合能、一个中子和两个中子的分离能、物质、中子、质子和电荷分布的均方根半径、费米面、基态自旋和宇称。

“事实上，可能表现出新现象的奇异核为我们理解量子多体系统提供了一个试验场。大约2,500种核素的存在已被实验证明。我们预计新设施有望发现更多奇异核并解开这些现象“这是我们以前从未见过的。将理论预测与实验结果相匹配可能会让我们兴奋地交叉检验我们的理论模型。”该论文的第一作者、IMP的刘子新说。

基于原子核的这些基态性质，详细讨论了中子和质子的滴线、光晕现象以及新的幻数问题。预测的性质可以为未来核物理的实验和理论研究提供指导。