张玉虎 叶满山/摄

王猛 叶满山/摄

颜鑫亮 受访者供图

周旭 受访者供图

■本报见习记者 叶满山

给原子核称体重有多灾？

首先，超级天平要具备一个原子核。用迷信在试验里，体重在重离子减速器的往事网帮手下，破费1个星期，超级天平多少万亿个晃动原子核冲向反映靶，用迷信能耐发生多少十个目的体重原子核。

其次，往事网原子核品质很轻。超级天平单个原子核的用迷信巨细在1费米量级，品质约莫为10-25千克。体重

再次，往事网对于寿命很短的超级天平原子核，丈量必需饶富快。用迷信品质未知的体重原子核寿命个别在1秒如下，需在爆发衰变以前实现所有的丈量。

给原子核称体重有多紧张？

精确丈量短寿命原子核的品质，是探究物资宏不雅妄想以及宇宙中化学元从源头的根基。

在中国迷信院近代物理钻研所（如下简称近代物理所），就有这样一群给原子核称体重的人。该所原子核品质丈量团队基于国内初创的“超级天平”，乐成丈量了12个高精度短寿命原子核的品质，在发现原子核的妄想以及性子、探究元从源头等方面取患了使人瞩目的下场。克日，相关钻研下场分说宣告于《做作-物理》以及《物理品评快报》。

团队首席迷信家

近代物理所原子核品质丈量团队有20余人，这个团队的建树离不结尾席迷信家张玉虎的“招兵买马”。

张玉虎往年61岁，是团队里的“老大哥”，也是近代物理所最先的一批核物理钻研生。近40年来，他不断与原子核打交道，近10年的使命则是环抱兰州重离子减速器妨碍原子核品质丈量。

“咱们将带电的离子放进减速器中，离子在高速行动中与其余原子核妨碍碰撞，发生寿命颇为短的原子核。”张玉虎见告《中国迷信报》。

2007年，近代物理所新增兰州重离子减速器冷却贮存环，特意用于短寿命原子核的品质丈量试验。2010年，张玉虎授命组建原子核品质丈量团队。

“地处大西北，最难题的便是招揽强人。”张玉虎介绍，为此，钻研所下了很大功夫引进强人，同时高度看重强人的蕴藏以及哺育。经由多年自动，团队成员逐渐扩展。

团队的下场处置了，另一个难题是试验机缘。

兰州重离子减速器是凋谢的大迷信装置，每一年恳求前来做试验的科研职员较多，机时相助强烈。每一次试验需要100至200小时，以是无意团队一年惟独一次珍贵的机缘，成员们都倍加珍惜。

有了试验机缘，尚有一个难题是用甚么样的称重工具。“原子核品质可能经由多种措施妨碍丈量，搜罗直接丈量以及直接丈量。贮存环质谱术就属于直接丈量措施。”张玉虎说，可是传统的贮存环质谱术的品质分说能耐不够，试验服从有较大的倾向。

张玉虎见告记者：“这次两篇文章能顺遂宣告，最紧张的是接管了国内初创的新型质谱术，用这个‘超级天平’患上到了丈量难度很高的短寿命原子核的品质。”

“超级天平”的乐成运行，离不开团队每一个成员的支出，特意是团队现任负责人——近代物理所贮存环核物理室主任、钻研员王猛。

“超级天平”负责人

王猛的办公室里有一张核素图，远远看去，高下笔直，像喜马拉雅山脉。

“中间这条黑线便是核素图的晃动线，越挨近双方，核素发生就越难题。”王猛指了指墙上的核素图说，团队的重点使命便是丈量这些寿命颇为短的喷射性核素。

团队所丈量的原子核的寿命约莫为100毫秒，可能说一眨眼的光阴，原子核就衰变了。这些原子核不光寿命短，产额还颇为低，以是做好“超级天平”至关紧张。

当初，天下上有3台同规范的“天平”——重离子贮存环，用于给短寿命原子核称体重，所用的都是传统的等时性子谱术。“贮存环中惟独少全副辩子知足等时性条件。传统的措施只能丈量离子的飞翔光阴，对于等时性窗口外的离子丈量精度低，致使还可能存在零星倾向。”王猛说。

为此，团队自力睁开了新一代的贮存环质谱术。他们在贮存环上新增了两个飞翔光阴探测器，原子核在这两个探测器上都发生信号，由此可能精确取患上每一个离子的磁刚度以及轨道长度信息，进而实现高精度丈量。

“道理提及来很重大，但要实现高精度丈量，技术上存在良多难题。团队花了近10年光阴，逐渐处置了这些难题。新型质谱术的下场是在全采用度规模内，贮存环对于所有离子的分说能耐都患上到了大幅后退，大猛后退了试验功能，飞腾了品质丈量试验中的零星倾向。”王猛展现。

2017年，团队运用新型质谱术第一次患上到了紧张的物理试验服从。2018年，团队冷清舍身实现为了第二次试验。这才有了往年两篇高品质文章的宣告。

长于从事下场的试验妄想师

有了“超级天平”，敲定了试验妄想，接下来便是处置详细试验历程中的下场。好比，若何清扫零星倾向，后退丈量精度。

“排球的品质约莫是280克，空客A380的品质约莫是280吨，这两者的品质比是1：100万。假如把贮存环中飞翔的原子核好比成空客A380，那末咱们的丈量精度就象征着要分说出空客A380上是否多载或者少载了一个排球。”近代物理所贮存环核物理室副主任、副钻研员颜鑫亮见告《中国迷信报》。

“百万分之一这种高精度的品质丈量，对于磁场的晃动性要求也是划一量级的。”颜鑫亮负责试验妄想，在早期的试验中，由于装置的磁场不晃动，他发现测试仪上离子以及离子之间的盘旋周期谱交织重合在一起，给前期的数据合成带来很大的难题以及侵蚀的危害。

“数据合成只能部份飞腾磁场不晃动性的影响。为了从根基上处置这个下场，咱们散漫差距部份试验了种种方式措施，花了两三年光阴，才发现下场的关键是用了10年的电源已经严正老化。”颜鑫亮说。

2017年，在替换新电源以及刷新电磁情景之后，团队顺遂实现为了新型质谱术试验。2021年，团队又发现了另一个限度磁场临时晃动性的因素——冷却水的温度。

“这两个最大的限度因素都已经被咱们发现，不才一代贮存环建树中，咱们就会防止泛起这种下场。”颜鑫亮展现，经由多年的历练，团队已经组成为了一再细抠下场的使命气焰。

假如把重离子减速器提供的束流比作炮弹，颜鑫亮的使命使命便是配置炮弹的能量以及丈量装置的参数，期待炮弹击中目的，发生的碎片便是需要丈量的目的离子。

“这个历程就像打鱼同样，提前布置好渔网，急躁期待鱼儿进网。”颜鑫亮说，测试仪器中的碳膜像渔网同样，每一次离子穿过之后，都有确定多少率发生信号。离子在贮存环中飞翔400圈摆布，丈量就终清晰。

接下来，需要把这400圈飞翔发生的波形信号记实下来，并妨碍数据合成。这一步轮到近代物理所贮存环核物理室博士钻研生周旭“进场”了。

不屈输的数据合成挨次师

周旭，一个酷爱打乒乓球的科研职员，是近代物理所乒乓球打患上最佳的人。由于酷爱，每一年他都市退出种种规范的乒乓球角逐，但2018年周旭坚持了所有的角逐。

2017年，周旭被张玉虎选入新型质谱术研发团队。试验妄想敲定后，就进入试验挨次开拓阶段。可是原有挨次“跑”起来较慢，于是周旭抉择修正挨次中一个模块。

“由于循环周期未知，搜查每一个离子时都要将1.8万个可能的周期逐个试验一遍。我妄想的模块能预先对于这些周期妨碍筛选，这样可能减速搜查速率，使挨次的部份速率后退7.6倍。”周旭批注道。

从单飞翔光阴探测器到双飞翔光阴探测器，挨次的编写也是逐渐积攒的。原有挨次已经不顺应新的钻研倾向，按颜鑫亮的要求，周旭需要改写原有挨次。

周旭说：“每一次做PPT都需要将试验配图画进去，单PPT我就制作了1300张。”周旭坦言，由于自己根基功美满，画试验配图颇为难题。可是张玉虎要求很严厉，根基上是一张图、一张图地指侵蚀误。

忙患上坚持了乒乓球角逐的周旭展现，正是这多少百次的磨炼，以及团队里教师、师兄师姐的辅助，他能耐进一步后退挨次运算速率，少走了多少年的弯路。

在34960次的试验数据注入后，内含离子数抵达了812413个。面临海量的离子信息，其余人建议坚持钻研数据图上比力陡的离子，直接钻研平稳形态下的离子信息。

可是不屈输的劲头让周旭抉择对于这些数据图上比力陡的转变能因子入手。“我的想法很重大，便是不想丢数据，由于每一个离子的发生都不易。”

为了写好挨次，周旭曾经不断使命15天、天天只睡3个小时。终于，他将所有离子都验证乐成，为这次新型质谱术的丈量服从提供了有力反对于。

这次近代物理所原子核品质丈量团队丈量了12个高精度短寿命原子核，其中6个是未知的短寿命原子核，此外6个是重新丈量的原子核，患上到了更精确的数据。当初，迷信家在试验室中产出的原子核有3340多个，品质未知的尚有790多个。“这次在核物理规模取患上紧张下场，源于咱们的不断自动以及不懈探究，未来咱们还将不断探究核物理的前沿迷信下场，为增长我国核物理钻研作出自己的贡献。”王猛说。