近期，北京大学物理学院技术物理系、核物理与核技术全国重点实验室的李智焕和华辉课题组对双幻核132Sn西南方向的丰中子核117,119Rh的结构开展了研究，首次观测到117,119Rh中的1/2-负宇称同核异能态，其分别通过发射gamma和beta射线发生衰变。相关研究成果以“丰中子Rh同位素中的形状演化：对117,119Rh负宇称同核异能态的首次测量”(Shape evolution in neutron-rich Rh isotopes: First measurement of negative-parity isomers in 117,119Rh) 为题，在线发表于《物理学快报B》(Phys. Lett. B 873 (2026) 140144)。
原子核作为量子多体系统，当其核子数偏离“幻数”时，价核子对满壳核心的极化作用往往使得原子核的基态出现稳定的四极形变，并会随着核子数的改变而发生变化。例如110丰中子质量区的原子核随着中质比增大存在从长椭到扁椭的形状演变，同时存在不同形状的共存，而且三轴自由度在此形状演化和共存中起着关键作用。这些丰富的形状特征为人们研究该质量区原子核结构提供了重要的信息。由于原子核的同核异能态通常具有与基态不同的结构组分和形状，因此成为原子核形状研究的重要对象。
李智焕和华辉课题组利用日本理化学研究所放射性核束工厂 (RIBF) 提供的117,119Ru放射性次级束，通过其注入双面硅微条探测器阵列 WAS3ABi 后发生的beta衰变，布居了极端丰中子核117,119Rh的低激发态，并对其退激发射的gamma和beta射线进行了符合测量，构建了117,119Rh的能级纲图（见图1），首次观测到117,119Rh中的1/2-负宇称同核异能态，其分别通过发射gamma和beta射线发生衰变。
图1: 实验中建立的117,119Rh的能级纲图（红色部分为本实验首次观测）
通过分析奇质量Rh(Z=45)同位素链中的1/2-同核异能态与 9/2+ 能级差的系统学（见图2），发现其与邻近的奇质量Ag(Z=47)同位素表现出完全不同的演化模式。基于相对论密度泛函的理论计算表明，三轴形变在Rh同位素中正宇称能级结构的演化中起着重要作用，显著改变了其激发能位置。研究揭示了132Sn附近丰中子核区中“球形-三轴”的形状演化特征，这将对丰中子Tc(Z=43)同位素的进一步研究具有启发意义，有助于我们深入理解N=82壳在大中质比下的演化规律和内在机制。
图2: 奇质量Rh同位素的1/2- 同核异能态与 9/2+ 能级差的实验系统学（上）和基于相对论密度泛函的理论计算结果（下）
北京大学物理学院2021级博士研究生张集智为论文第一作者，李智焕、华辉为共同通讯作者。其他合作单位包括日本理化学研究所、北京航空航天大学、中山大学等。上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
论文原文链接：https://doi.org/10.1016/j.physletb.2025.140144
