近期，中国科学院近代物理研究所原子核质量测量团队与合作者精确测量了一批远离稳定线原子核的质量，系统研究了原子核中的质子-中子相互作用，发现了相互作用二分叉现象，揭示了三体力对共轭原子核结构有重要影响。相关结果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。
质子数和中子数相同的原子核被称为共轭原子核。共轭原子核中质子-中子相互作用明显大于其他原子核。随着质量数的增加，核中的质子-中子相互作用会逐渐减弱。实验发现，当质子数大于28时，奇奇核中的质子-中子相互作用有增大趋势，符合基于对称性的理论预言。但长期以来，对于偶偶核缺少实验数据验证。
基于兰州重离子加速器冷却储存环，研究团队利用新型质谱术首次精确测量了锗-62、砷-64、硒-66、氪-70的质量，并且提高了锌-58等七个核素的质量精度。从新的原子核质量数据中，研究团队提取了偶偶核质子-中子相互作用，发现其变化趋势与奇奇核中的趋势相反，即质子-中子相互作用二分叉现象。现有的核质量模型无法再现这一现象。
研究团队基于第一性原理对相关物理量进行了计算，发现仅考虑两体相互作用无法再现实验结果。引入三体力后，理论能很好地描述共轭原子核中质子-中子相互作用的二分叉现象。进一步研究表明，三体力对原子核中质子-中子配对相互作用有很大的影响。
本工作由近代物理所、先进能源科学与技术广东省实验室、北京大学、兰州大学、东华理工大学及德国、美国的科研人员合作完成。研究得到科技部重点研发计划、中科院战略性先导科技专项（B类）、中科院稳定支持青年团队、自然科学基金委等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.192501
图: 基于第一性原理的计算结果，其中蓝线是只包含两体力的结果，红线是包含两体力和三体力的计算结果
（兰州重离子研究装置 供稿）
内容来源：中国科学院重大科技基础设施共享服务平台
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原文链接：http://lssf.cas.cn/lssf/lzzlz/xwdt/202305/t20230529_4579140.html
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