科研人员依托兰州重离子加速器大科学装置开展了质子滴线核²²Si衰变性质的高精度测量，探索同位旋对称性破缺现象，研究成果近日在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表。这项研究工作由国内外超过15家科研单位的50多位研究人员合作完成，其中香港大学与中国科学院近代物理研究所的研究人员作为共同第一作者与共同通讯作者。 

　　对称性（symmetry）普遍存在于自然界中，是现代物理学中的一个核心概念。对称性破缺往往蕴含着新物理。研究同位旋对称性破缺的来源对深入理解核力和核结构有重要意义。 

　　实验方面，研究人员成功研制了在HIRFL-RIBLL1使用的由双面硅条与离子注入型四分硅以及高纯锗构成的探测器阵列，如图1所示。此套阵列主要用于远离稳定线奇特核的β衰变研究，可高效率记录质子滴线核衰变产生的轻粒子的能量、时间与空间信息。基于此套阵列测量了最轻的T_z=-3的原子核²²Si的衰变性质，得到其衰变纲图，如图2所示。然后与其镜像核²²O的衰变性质开展对比研究，发现跃迁至第一个1+态的镜像不对称参数δ达到209(96)%，这也是迄今为止实验上观察到的原子核低激发态最强的同位旋对称性破缺现象。 

　　图1：探测器阵列示意图 

　　理论方面，研究人员发展了独具特色的四极矩力+对力哈密顿量，并在这种哈密顿量中引进了同位旋非守恒(INC)核力。角动量不为零的INC核力对特定情况下的同位旋对称性破缺有重要作用。通过包含INC核力的壳模型计算表明如此之强的镜像不对称源于质子占据了s_1/2轨道，从而说明了质子晕结构导致了同位旋对称性破缺。