泡狀核是典型的量子奇特結(jié)構(gòu)，尋找泡狀核是核物理的重要前沿課題。馬春旺教授團隊在擴展的量子分子動力學(xué)模型框架下，通過調(diào)制36Ar核的中心密度，發(fā)現(xiàn)了不同泡狀核形態(tài)存在的理論證據(jù)，以及可能的實驗探針，同時展示了量子核泡與經(jīng)典液體氣泡振動之間的相似性，揭示了微觀與宏觀泡狀物體的系統(tǒng)特征關(guān)聯(lián)性。

經(jīng)典情況下，原子核被認(rèn)為是帶電的液滴，處于量子液態(tài)。在量子力學(xué)描述中，原子核由于種種原因會形成許多特殊的形狀。類似與肥皂泡一樣的泡狀原子核結(jié)構(gòu)是一種典型的量子奇異性，自該結(jié)構(gòu)被提出以來，一直受到理論和實驗研究的關(guān)注，由于泡狀核形成的困難性，實驗上發(fā)現(xiàn)泡狀核結(jié)構(gòu)的證據(jù)非常少。新一代稀有核素工廠提供的強流核束為研究泡狀核結(jié)構(gòu)提供了新的可能，也使對探測泡狀核結(jié)構(gòu)的實驗探針成為研究的熱點。

最近，河南師范大學(xué)重離子核反應(yīng)與光核反應(yīng)團隊與中國科學(xué)院上海高等研究院、復(fù)旦大學(xué)團隊合作，研究了36Ar奇特泡狀結(jié)構(gòu)的量子性質(zhì)，并指出其從微泡到泡及團簇結(jié)構(gòu)演化的模式，以及泡狀結(jié)構(gòu)核具有的新“呼吸”模式，以及泡狀核實驗觀測的可行探針，成果發(fā)表在核物理國際頂尖（JCR一區(qū)）期刊Physics Letters B上，我院2023級博士生任舸為第一作者，我校馬春旺教授、中國科學(xué)院上海高等研究院曹喜光副研究員、復(fù)旦大學(xué)馬余剛院士為共同通訊作者。

該團隊采用擴展的量子分子動力學(xué)模型（EQMD），通過調(diào)制36Ar的中心密度及空泡半徑，發(fā)現(xiàn)了36Ar可以經(jīng)歷從微泡、泡狀和α團簇結(jié)構(gòu)存在明顯的區(qū)別，以及穩(wěn)定時間演化可能性，并能在較長時間內(nèi)保持一種新的“呼吸”共振模式。結(jié)果表明，泡狀結(jié)構(gòu)核“呼吸”發(fā)射的衰變光譜具有典型的同位旋標(biāo)量單級共振性質(zhì)，此結(jié)構(gòu)的可能存在性將進一步推動它們可能的形成起源和在重離子核反應(yīng)中的集體運動行為研究；對泡狀核結(jié)構(gòu)在不同激發(fā)能密度下揭示出來的量子現(xiàn)象與經(jīng)典泡結(jié)構(gòu)現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)也將進一步推動人們對奇特核結(jié)構(gòu)的理解。該工作也展示了所采用的EQMD模型，由于包含有效的泡利勢及復(fù)變量波包函數(shù)，能夠很好的保持基態(tài)核的穩(wěn)定性以及激發(fā)核的束縛態(tài)的性質(zhì)，這有利于對其激發(fā)態(tài)中泡狀核的研究。由于核泡具有的奇特二維“膜狀”結(jié)構(gòu)，以及所發(fā)現(xiàn)的α團簇共振結(jié)構(gòu)，這為研究核力的變化提供了新的場所。

由于光子在實驗中可以直接測量，該成果為在新型稀有核素工廠研究泡狀核存在的可能性及深入研究泡狀核變化提供了可行的探針?？茖W(xué)家們有可能基于該探針更好地理解、發(fā)現(xiàn)泡狀核結(jié)構(gòu)，并對其性質(zhì)進行深入的實驗和理論探索。

論文鏈接：Ge Ren, Chun-Wang Ma, Xi-Guang Cao, Yu-Gang Ma, Bubble 36Ar and its new breathing modes. PHYS LETT B 857, 138990  (2024). https://doi.org/10.1016/j.physletb.2024.138990