近日，来自中国科学院近代物理研究所与北京大学的科研人员，利用Gamow壳模型研究了³¹F的晕结构。根据模型计算的原子核性质，研究人员推测³¹F是一个双中子晕核。该成果以快速通讯（Rapid Communications）的形式发表在期刊Physical Review C上。

　　β稳定线附近的原子核具有良好的稳定性。随着质子或中子的增加，原子核将逐渐远离β稳定线，接近质子或中子滴线，原子核逐渐变得弱束缚或者非束缚。滴线区附近的原子核也会出现一些奇特的物理现象，如晕现象。在晕核中，价核子广泛地弥散并微弱地束缚在“核芯”周围。

　　原子核的晕现象已经在滴线区原子核中被发现。由于晕核中原子核的弱束缚以及与周围连续态的耦合效应，理论上描述晕核依然存在很大挑战。

　　作为普通壳模型的扩展，Gamow壳模型可以很好地描述晕核的奇特结构。它能很好地处理核子之间的相互关联，并考虑与连续态和共振态的耦合效应，因此非常适合用来描述弱束缚或非束缚原子核的特性。

　　在中重核区，³¹F是比较特殊的原子核，它是氟同位素的滴线原子核，具有较小的双中子分离能，此前也有实验提出³¹F有可能是一个双中子晕核。

　　为了研究³¹F的晕结构，近代物理所与北京大学的研究者合作，利用Gamow壳模型计算和研究了³¹F基态波函数及其他性质。科研人员优化了有效核力，标记为GSM-EFT和GSM-FHT。利用Gamow壳模型计算了丰中子F同位素的结合能，并与未考虑连续态效应的计算结果以及实验数据进行比较。

　　研究人员计算了滴线区F同位素^27,29,31F的单体密度以及均方根半径。可以明显看到³¹F的波函数弥散到比较远的空间中，然而^27,29F的波函数局部分布在原子核附近(如图2所示)。同时，研究者也检验了³¹F的两体关联密度与^27,29F两体关联密度在渐进区域的分布性质。

　　根据Gamow壳模型计算的^27,29,31F原子核性质，研究人员推测³¹F是一个双中子晕核，并提议实验核物理学家展开进一步的实验论证，发现³¹F的双中子晕特性。³¹F将有可能是已知的最重的双中子晕核。

　　该工作得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目的支持。

　　文章链接

图1:不同理论计算的相对于 ²⁴O的丰中子^25–31F同位素的结合能，并与实验结果比较。（N. Michel/图）

图2:利用GSM-EFT计算的^27,29,31F同位素价核子的单体密度与均方根半径。（N. Michel/图）