中日科学家或解开稀土元素的形成之谜

日本理化学研究所和北京大学的联合团队最近利用重离子加速器，成功测定了质量数A=144至174的94种丰中子核的寿命。这些丰中子核与生成稀土类元素相关。

研究小组在近期《物理评论快报》网络版上发表了这一成果。他们首先用大强度铀射束照射铍，确定了铯（Cs，原子序数55）至钬（Ho，原子序数67）的13种元素的丰中子核，然后对其进行寿命测定，成功测定了94种丰中子核寿命，其中75种是首次测定。根据对获得的数据进行系统性分析，发现中子数N=97和N=105的元素衰变速度有急速加速现象。通过r过程（快中子捕获过程）的理论计算进行太阳系重元素合成验证，发现了57种新数据对稀土元素组成起到非常重要的作用。

包括镧系元素在内的稀土类元素用途极广，可用在手机电子零件、汽车发动机、激光光学元件等各种高科技产品中。关于稀土类元素的起源，一般认为源于质量较大的天体在其生命终结时发生的超新星爆炸。超新星爆炸时产生大量中子，星体中比铁轻的元素的原子核不断吸收中子，同时发生贝塔衰变，形成稳定的重原子核。这种一连串爆炸式的重元素合成过程称作“r过程”。最近也有科学家认为，可能中子星合并过程中大量生成丰中子超重元素，经过核裂变反应生成稀土类元素。理解r过程的时间、规模和重元素的生成量，需要了解原子核的寿命。迄今为止的理论计算存在较大的不确定性，因此需要实验来验证。

该研究成果大幅度完善了稀土类元素合成的不确定性问题，向揭开重元素合成起源之谜迈出了一大步。