当原子核的核子数等于某些特殊的数目时(2、8、20、28、50、82、126)，原子核会特别稳定，形状接近球形，这些数字被称为幻数。幻数的存在反映了原子核的壳层结构。126是中子特有的幻数，已有研究表明随着原子序数的增大，中子幻数126的壳效应从82号铅元素到92号铀元素有连续减小的趋势。那么，该幻数的壳效应是否在更重的核区(质子数≥93)也会减弱呢?这一科学问题是目前壳效应演化研究的热点。

近年来，近代物理所新核素研究团队通过合成多个93号元素镎的新同位素，找到了中子幻数126壳效应在镎同位素中存在的证据。然而，对于研究该幻数是否在94号钚元素的同位素中存在还缺少实验证据。为了获取关键实验数据，近代物理所团队制定了合成未知核素钚-221至钚-227的相关计划。

依托兰州重离子加速器，研究团队利用充气反冲核谱仪SHANS，通过熔合蒸发反应成功观测到了新核素钚-227。团队测量了该新核素的α衰变能约为8191 keV, 半衰期约为0.78秒。进一步研究显示，钚-227的衰变能和半衰期满足已知钚同位素α衰变性质的系统规律。

钚-227是近代物理所合成的第39个新核素，也是中国科学家发现的首个钚同位素。它的成功合成为继续发现其它更轻的钚同位素、深入研究中子幻数126壳效应的演化奠定了基础。

该研究得到了广东省基础与应用基础研究重大项目、中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等多个项目的支持。

图：实验观测到的9个新核素钚-227的α衰变事件以及钚-227在核素图上的位置(红色五星)。蓝色五星标记的是近代物理所团队此前合成的部分新核素。(图/杨华彬)