图 稳定核素与本工作测量的丰中子核在碳、氢等不同靶上的电荷交换截面
在国家自然科学基金项目（批准号：12325506，11961141004）资助下，北京航空航天大学物理学院孙保华教授团队与合作者在相对论能区原子核电荷交换反应研究中取得进展。相关成果以“900A MeV 下丰中子p 壳层同位素的电荷拾取反应截面测量（Charge Pickup Reaction Cross Section for Neutron-Rich p-Shell Isotopes at 900A MeV）”为题，于2025年7月2日正式发表在Physical Review X上。论文链接：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/k9tj-jq8s。
电荷交换反应是指在核碰撞过程中，原子核的中子和质子相互转变的过程。这类反应不仅是研究核反应机制和核结构的重要探针，还与原子核贝塔衰变密切相关，具有重要的科学研究意义。此前的相关研究主要集中在稳定核，对偏离稳定线的丰中子核素缺乏系统性实验数据。
针对这一关键科学问题，研究团队精确测量了900A MeV能量下24种p壳层原子核在碳、氢靶上的电荷拾取截面，即中子向质子转变的总反应截面。发现丰中子核素的反应截面增长速率远超基于稳定核建立的预期；丰中子核可开启更多中子向质子的超允许跃迁通道，构建了普适性的经验公式，对不同质量数和同位旋的原子核，实现了反应截面的统一描述。
该研究为理解中高能重离子反应机制提供了崭新视角，有望帮助破解长期困扰核物理学界的贝塔衰变强度猝灭问题，对放射性束流产生、天体条件下弱相互作用强度测量等提供了重要支撑。