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2024年5月15日发(作者：)
拟解决的关键科学问题和主要研究内容
三、 拟解决的关键科学问题和主要研究内容
在通常的稳定原子核中，质子和中子有对称相处的趋势(同位旋对
称)，由此形成β稳定线。远离β稳定线，则是指原子核的中子-质子数
之比发生很大变化，或者说同位旋远离对称值。此时系统的单核子束
缚能减小（接近连续态），容易发生放射性衰变。理论估计这种放射
性的核可以达到约8000个，比传统核物理研究的对象（约300个）
要多得多，它们可以在实验室或者天体核过程中大量产生。初期的实
验和理论研究表明，在远离稳定线区域，由于量子多体关联和与连续
态的耦合，核的基本结构和反应过程可以发生引人注目的变化，如晕
结构、集团结构、新幻数、软巨共振、多反应道耦合和多步反应过程
等等。这些变化通常是量子化和跳跃式的，往往被少数价核子的特殊
关联性质所决定。特别值得注意的是轻核区和新的幻数附近区域（包
括超重核区），若干价核子的耦合效应更加突出。这些变化会引发核
反应概率反常地增强或减弱，从而改变人们对诸如能量释放和核素变
迁过程的传统认识，产生难以估量的新的应用和对天体过程等的新的
解释。实验室研究远离稳定线核物理需要首先通过加速器和初级反应
产生非稳定核组成的次级束流，所以又称为放射性核束物理（也称非
稳定核物理、弱束缚核物理、奇特核物理等等）。目前已经实现的放
射性束流装置还只能达到部分非稳定核区域，并且束流强度普遍较弱
（比稳定核束小几个数量级）。随着粒子束流技术和探测技术的发展，
还会不断观察到新现象和新例证。因此，放射性核束物理还是正在起
步的总体上待开发的广阔领域，它的核心问题就是非稳定核的结构和
反应特性。
放射性核束物理必然直接影响到人们已经追求了几十年的超重元
素的合成、鉴别和应用。 元素是自然界的最基本资源，超重元素的合
成关系到一系列重大的基本科学和应用问题。自二十世纪60年代中期
理论预言了在Z=114、N=184附近存在超重核素稳定岛以来，欧洲和
美国的一些著名实验室一直以巨大的热情进行超重元素合成的探索，
不断取得进展。特别是近二十年以来，更是突飞猛进，不但合成了
107-112号元素，而且在113-118号元素区域取得重大进展，在物理
学、化学乃至整个科学界都产生了巨大的影响。然而就合成机制来说，
无论是“冷熔合”还是“热熔合”（或“温熔合”），现有能够使用
的弹靶合成的蒸发余核的中子数还缺近10个。因此，要到达超重稳定
岛，必须借助更丰中子的弹靶体系和放射性核束物理对结构和反应的
认识，寻找新的合成和鉴别机制。
放射性核束物理又必然交叉到核天体物理和核物质性质的研究。
天体演化中元素形成的过程以及爆发性天体过程中能量释放与物质演
变的过程，往往都是在远离β稳定线的区域发生（rp、rn、超新星爆
发等过程）。因此，对于天体过程的研究，离不开放射性核束物理，
反过来当然也从天体的观察中检验和推动放射性核束物理。核天体物
理又有自身的特点，特别是大量过程的循环关联以及关键变化点的特
殊作用等。宇宙中大量存在诸如中子星等特殊核物质形态，它们都是
同位旋极端非对称的。利用放射性核束装置，可以在实验室产生各种
同位旋非对称系统，研究非对称核物质性质和物态方程，这在学术上
和实际应用上都很有意义。少数核子间的相互作用的关联问题，有可
能从QCD的基础上得到更清楚和深入的认识，核物理和强子物理的交
叉，也正在成为新的热点。
由此提炼出关键科学问题：（1）弱束缚奇特核的表观性质、内在
结构和强耦合效应；（2）超重核合成和鉴别的新机制与新技术；（3）
关键的天体核过程和同位旋非对称核物质。其中第一个问题是科学基
础问题；第二个问题是要在整体提升的基础上冲击超重元素合成的制
高
点；第三个问题是放射性核束物理与其他领域的自然交叉，有利
于相互促进。
围绕这些科学问题开展的主要研究内容是：“超重元素探索和新
核素的合成”；“弱束缚奇特核结构的新形态和强耦合效应”；“平
稳和爆发性天体核过程”；“同位旋相关的核物质性质和状态方程”；
“弱束缚核的谱学研究”。
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