HIAF于2026年7月21日开始试运行。此次铪-153实验由中国科学院近代物理研究所牵头，合作单位包括中国科学院大学、德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心、德国科隆大学、东华理工大学和先进能源科学与技术广东省实验室。成果以短通讯形式发表于学术期刊《Science Bulletin》。

为什么铪-153值得关注？

铪-153属于重核中的缺中子区域。对重元素来说，质子和中子的平衡本就难以维持；当中子数量进一步减少，原子核的束缚会变得十分脆弱，距离稳定边界越来越近。

在这次实验之前，铪-153尚未见报道。确认它的存在并测量其质量，为核物理研究增加了一个关键实验数据点，可用于检验核质量模型，研究原子核结构如何向稳定性边缘演化。

测量结果表明，铪-153是一个束缚或弱束缚核素，与多个核质量模型的预测一致。这并不意味着关于该核素的所有问题都已解决，但它为检验那些用于预测极难直接观测核素的理论提供了重要依据。

从铋-209束流到10个铪-153离子

实验首先在HIAF增强器环中，将铋-209束流加速到每核子836.66 MeV。随后，高能铋离子束轰击石墨靶，通过弹核碎裂反应产生包含多种放射性核素的混合物。

真正困难的部分，是从大量更常见的反应产物中找出目标核素。反应产物先经过高能放射性束流线HIRIBL筛选和输运，再被送入SRing储存环与环形谱仪。飞行时间探测器帮助研究人员快速区分候选核素，等时性质谱技术则进一步完成高精度质量测量。最终，团队共观测到10个(^153\mathrm{Hf})离子。

铪-153的估算产生截面仅为皮巴量级，意味着它的产生概率极低。要在如此稀少的事件中建立可信鉴别，必须同时依靠高强度初级束流、高分辨率碎片分离系统，以及能够感知单个离子的高精度质谱技术。

RIKEN的独立观测为何重要？

几乎在同一时期，日本理化学研究所（RIKEN）旗下放射性同位素束流工厂（RIBF）也独立报告了铪-153的观测结果。

对于产额极低、只能捕捉到少量离子的核素来说，独立实验的相互印证尤其重要。两项观测彼此支持，降低了仅凭少数事件进行鉴别时可能存在的不确定性，也为后续将铪-153与核理论进行比较提供了更稳固的实验基础。

这项成果对HIAF意味着什么？

铪-153并不是HIAF科学计划的终点，而是一次早期的能力展示。实验表明，HIAF已经能够协调运行重离子加速、放射性束流输运、碎片分离和精密质量测量等关键环节，研究极其稀有且寿命短暂的原子核。

随着束流强度和实验效率继续提升，HIAF的实验探测能力预计还将提高约两个数量级。这将有望帮助科学家发现更多新核素，更严格地检验和修正核质量模型，并在更极端的质子—中子失衡条件下测量原子核性质。

因此，铪-153的意义有两层：它是一个制造和鉴别难度极高的新核素，也是HIAF已经具备探索未知核素、推进核稳定性边界研究能力的首次实验证明。

HIAF于2026年7月21日开始试运行。此次铪-153实验由中国科学院近代物理研究所牵头，合作单位包括中国科学院大学、德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心、德国科隆大学、东华理工大学和先进能源科学与技术广东省实验室。成果以短通讯形式发表于学术期刊《Science Bulletin》。

为什么铪-153值得关注？

铪-153属于重核中的缺中子区域。对重元素来说，质子和中子的平衡本就难以维持；当中子数量进一步减少，原子核的束缚会变得十分脆弱，距离稳定边界越来越近。

在这次实验之前，铪-153尚未见报道。确认它的存在并测量其质量，为核物理研究增加了一个关键实验数据点，可用于检验核质量模型，研究原子核结构如何向稳定性边缘演化。

测量结果表明，铪-153是一个束缚或弱束缚核素，与多个核质量模型的预测一致。这并不意味着关于该核素的所有问题都已解决，但它为检验那些用于预测极难直接观测核素的理论提供了重要依据。

从铋-209束流到10个铪-153离子

实验首先在HIAF增强器环中，将铋-209束流加速到每核子836.66 MeV。随后，高能铋离子束轰击石墨靶，通过弹核碎裂反应产生包含多种放射性核素的混合物。

真正困难的部分，是从大量更常见的反应产物中找出目标核素。反应产物先经过高能放射性束流线HIRIBL筛选和输运，再被送入SRing储存环与环形谱仪。飞行时间探测器帮助研究人员快速区分候选核素，等时性质谱技术则进一步完成高精度质量测量。最终，团队共观测到10个(^153\mathrm{Hf})离子。

铪-153的估算产生截面仅为皮巴量级，意味着它的产生概率极低。要在如此稀少的事件中建立可信鉴别，必须同时依靠高强度初级束流、高分辨率碎片分离系统，以及能够感知单个离子的高精度质谱技术。

RIKEN的独立观测为何重要？

几乎在同一时期，日本理化学研究所（RIKEN）旗下放射性同位素束流工厂（RIBF）也独立报告了铪-153的观测结果。

对于产额极低、只能捕捉到少量离子的核素来说，独立实验的相互印证尤其重要。两项观测彼此支持，降低了仅凭少数事件进行鉴别时可能存在的不确定性，也为后续将铪-153与核理论进行比较提供了更稳固的实验基础。

这项成果对HIAF意味着什么？

铪-153并不是HIAF科学计划的终点，而是一次早期的能力展示。实验表明，HIAF已经能够协调运行重离子加速、放射性束流输运、碎片分离和精密质量测量等关键环节，研究极其稀有且寿命短暂的原子核。

随着束流强度和实验效率继续提升，HIAF的实验探测能力预计还将提高约两个数量级。这将有望帮助科学家发现更多新核素，更严格地检验和修正核质量模型，并在更极端的质子—中子失衡条件下测量原子核性质。

因此，铪-153的意义有两层：它是一个制造和鉴别难度极高的新核素，也是HIAF已经具备探索未知核素、推进核稳定性边界研究能力的首次实验证明。