图1 大科学装置兰州重离子加速器(HIRFL)上采用的多粒子关联实验探测系统
图2 16C的线性链状分子带成员的构型及其选择性衰变示意图
在国家自然科学基金项目（批准号：11535004、11875073、11875074、11961141003）等资助下，北京大学叶沿林教授研究团队联合中国科学院近代物理研究所、湖州大学、哈尔滨工程大学、同济大学、日本北见工业大学和日本北海道大学合作团队，通过系统性实验观测和分析，发现了丰中子核16C中的线性链状分子结构，在不稳定原子核奇特结构研究中取得进展，。相关成果以“16C正宇称线性链状分子转动带（Positive-parity linear-chain molecular band in 16C）”为题，于2020年5月12日在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上在线发表。论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.124.192501。
近20多年来，不稳定原子核在实验室中逐步产生，这些原子核表现出一系列新奇的结构和动力学性质，也带来新的应用前景。关于丰中子原子核的奇异线性链状分子结构的理论预言已有多年，但通过实验去发现却十分困难，因它需用多种证据相互印证。此前多个实验组在14C中观察到链状分子态的个别证据。
本研究利用大科学装置兰州重离子加速器(HIRFL)上的每核子23.5 MeV的16C次级束流（图1），通过非弹性散射将16C激发到集团破裂阈值之上的高激发态，采用精密的零度粒子望远镜和多套大角度的探测器组合，精确测量三个末态粒子。通过全粒子能动量守恒关系逐事件推知入射粒子能量，首次在弹核碎裂型次级束实验中得到分辨率高的Q值谱，清晰识别出16C的选择性衰变路径。在分析过程中，采用特殊方法区分相邻硅微条信号的真假来源，极大提高了多重关联真实事件数。通过模型独立的角关联分析获得了分子转动带头号成员的自旋。
本研究在实验上完整地确认了价中子处于π2σ2构型的正宇称线性链状分子转动带的四个成员：16.5 MeV(0+)、17.3 MeV(2+)、19.4 MeV(4+)和21.6 MeV(6+)（图2），完成了该结构研究的一项跨越。此外，实验还观察到一个可能的纯σ4构型分子态（27.2 MeV），为后续实验提供了指引方向。