驚人發現！科學家首次捕捉「鋁-20」原子核三重質子衰變

物理學家在核物理領域取得重大突破，首度觀測到「鋁-20」這種前所未見的原子核，其特殊之處在於會以三重質子連鎖衰變的方式自我解體。這項發現不僅挑戰現有核結構理論，更可能暗示原子粒子基本對稱性的破缺，為核穩定性研究開闢全新方向。

放射性衰變是自然界常見現象，指不穩定原子核透過釋放輻射能量來達到穩定狀態。其中質子放射這種特殊衰變方式，能幫助科學家研究位於「穩定谷」之外的極不穩定原子核。穩定谷是指核素圖表中穩定原子核所在的區域。

中國科學院近代物理研究所（IMP）聯合國際團隊，7月10日在頂尖期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）發表研究，首度成功偵測並分析鋁-20同位素。這種同位素極不穩定，會透過罕見的三重質子放射過程衰變，創下科學界首次記錄。

研究第一作者、IMP徐曉東副教授指出，鋁-20是迄今發現最輕的鋁同位素，位於質子滴線之外，比穩定鋁同位素少了7顆中子。研究團隊在德國GSI重離子研究中心的碎片分離器設施，採用飛行衰變法進行觀測，透過測量衰變過程中粒子發射的角度分佈，不僅確認鋁-20的存在，更完整記錄其獨特的衰變過程。

研究顯示，鋁-20基態首先放射單一質子形成鎂-19中間態，接著鎂-19基態再同步放射兩個質子完成衰變。這是科學界首次觀察到「單質子衰變後產物又發生雙質子放射」的三重質子發射體案例。

更令人振奮的是，鋁-20基態的衰變能量明顯低於同位旋對稱性理論預測值，暗示鋁-20與其映象核氖-20之間可能存在同位旋對稱性破缺現象。頂尖理論計算也支援這項發現，預測鋁-20與氖-20基態的自旋宇稱特性並不相同。

徐曉東表示，這項研究不僅深化對質子放射現象的理解，更為質子滴線外原子核的結構與衰變機制提供重要線索。目前科學界已發現超過3,300種核素，但僅不到300種是穩定存在的。自20世紀中葉發現α衰變、β衰變等常見衰變模式後，隨著實驗設施與探測技術進步，科學家陸續在缺中子核研究中發現單質子放射（1970年代）、雙質子放射（21世紀初）等特殊衰變模式，近年更觀察到三質子、四質子甚至五質子放射等極罕見現象。

這項跨國合作研究由中國國家重點研發計畫、中科院國際人才計畫和國家自然科學基金等單位支援，參與機構包括IMP、GSI、復旦大學等十餘個研究單位。