中子滴線(the neutron drip-line)給出了原子核存在的邊界極限，即一種元素的原子核在質(zhì)子數(shù)一定時最多能包含的中子數(shù)。對處于滴線的原子核，如果再添加一個中子，它將不再是一個束縛的體系，從而中子會“滴出”。測繪滴線位置是現(xiàn)代核物理的一個主要科學(xué)目標。滴線邊界成了驗證和校準各種核理論模型的試驗場，對我們認識中子星和超新星爆發(fā)環(huán)境中宇宙元素的生成起源非常關(guān)鍵。最近兩個研究組的實驗擴展了我們對滴線核區(qū)的認識。其中一個是日本理化學(xué)研究所的放射性同位素束流工廠(RIBF)的研究組，Deuk Soon Ahn及其同事發(fā)現(xiàn)了鈉-39(³⁹Na)，這可能就是鈉的滴線位置，如圖所示。同時，美國密歇根州立大學(xué)的稀有同位素束流裝置(FRIB)開展了建成后的第一個實驗，Heather Crawford及其同事研究了接近鈉元素的豐中子同位素，測量了一些以前未知的同位素壽命。

豐中子核區(qū)從氮到磷的核素版圖的最新邊界。Ahn和同事們發(fā)現(xiàn)了³⁹Na，它很可能是鈉的滴線同位素。Crawford及其同事測量了5個以前未知的同位素的壽命

經(jīng)過一個多世紀的核科學(xué)研究，被發(fā)現(xiàn)的元素數(shù)不斷增加，現(xiàn)在118號元素(Oganesson)已被發(fā)現(xiàn)。但是目前確認的中子滴線才到了氖，其滴線位于³⁴Ne(中子數(shù)N=24)。RIKEN的實驗中約有5×10¹⁷個⁴⁸Ca核轟擊Be靶，觀測到了9個³⁹Na同位素核的事例。這樣的實驗探測比大海撈針還要困難!³⁷Na于2002年被實驗發(fā)現(xiàn)，時隔20年才到³⁹Na。最新的實驗揭示了鈉的滴線至少是³⁹Na(N=28)。N=28是一個傳統(tǒng)的殼幻數(shù)，但是在豐中子區(qū)殼層幻數(shù)發(fā)生了改變。這些規(guī)律似乎預(yù)示了原子核可以束縛比我們預(yù)期更多的中子。這種額外的結(jié)合能力可能是由于原子核的形變效應(yīng)。最新的殼模型計算能解釋圖中已知的滴線，有些核模型卻不能(譯者注：理論還預(yù)言³⁹Na是一個弱束縛的非球形暈核)。雖然實驗上很難排除還有更多中子的鈉同位素，但是理論上基本判定³⁹Na就是滴線核。

發(fā)現(xiàn)新同位素只是核物理研究的第一步。有關(guān)同位素核的奇特性質(zhì)，包括壽命、質(zhì)量、自旋、激發(fā)態(tài)的測量可以更好地檢驗?zāi)Ｐ偷念A(yù)言能力。FRIB于2022年5月建成，是目前世界上產(chǎn)生奇異同位素最先進的加速器裝置。最近FRIB發(fā)表了第一篇實驗成果。他們用⁴⁸Ca束流轟擊Be靶產(chǎn)生豐中子的Mg，Al，Si和P的同位素，并測量了它們的壽命，其中有5個同位素的壽命是首次測量。目前FRIB的實驗還沒有產(chǎn)生更豐中子的新同位素，以達到測量原子序數(shù)Z 在12—15區(qū)域元素的滴線。這是因為FRIB才剛運行，其束流強度才開到了預(yù)定的1%，接下來的數(shù)月計劃逐步提高束流強度，有望進一步擴展滴線邊界。除了FRIB和RIBF，一些新的加速器裝置也將發(fā)揮重要作用(如德國的反質(zhì)子與離子研究裝置(FAIR)。譯者注：中國的強流重離子加速器裝置(HIAF)也可以)。實際上地球上的加速器裝置不可能達到所有的滴線邊界，它們的存在和性質(zhì)有賴于更可靠的核理論模型。這里介紹的³⁹Na實驗和未來實驗為檢驗、約束和改進核理論模型提供了重要機遇。