基于HIRFL-RIBLL1装置的放射性核弹性散射和破裂反应研究进展

放射性核束物理是当前核物理研究的重点领域之一,直接核反应是研究放射性核的反应机制和奇特结构的重要方法.本文回顾了近年来在HIRFL-RIBLL1上开展的放射性核的弹性散射和破裂反应研究,并介绍了国际上的研究现状.通过对典型中子晕核¹¹Be和质子滴线核⁸B在高于库仑势垒能区弹性散射的系统性比较研究,明确了即使在3倍库仑势垒附近的能区,破裂反应道仍然会对丰中子核的弹性散射道有强烈的耦合效应.研究表明,与入射能量相比,破裂反应对其他反应道耦合效应的强弱对奇特核的核结构更加敏感.此项研究加深了学界对放射性核反应动力学的认识.无论是丰中子核还是丰质子核,去弹破裂都在破裂反应中起到重要的作用,尤其在大角度范围内.总体而言,丰质子核的破裂截面明显小于丰中子核.同时理论研究表明,紧密束缚核的破裂反应主要来自去弹破裂的贡献,对破裂反应机制的理解还需要开展进一步的实验研究.     

A～60和A～80质量区原子核磁转动研究进展

近年来,人们在很多原子核中发现了具有强M1跃迁、较弱E2跃迁的磁转动结构,这已经成为原子核高自旋态的研究热点.通过在束γ谱学实验,北京大学实验核物理研究组在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器和南非iThemba国家实验室回旋加速器上先后开展了对A～80和A～60质量区原子核磁转动结构的研究.在⁷⁵As、⁷⁹Se和⁶²Cu核中发现了高激发磁偶极带结构,利用基于协变密度泛函理论的倾斜轴推转模型分析了它们的结构特点.研究表明,⁷⁵As和⁷⁹Se核中磁偶极带的角动量形成机制不同于传统的磁转动剪刀机制,随着转动频率的增加,它们只有中子角动量J_ν向总角动量方向出现了较大角度的闭合,而质子角动量J_π基本上保持不动,总角动量的倾斜角出现了一个较大的变化(向x轴方向闭合).这种只有一个剪刀片闭合的角动量形成机制被形象地称为订书机机制.     

丰中子区近132Sn原子核的壳演化研究进展

弱束缚区原子核传统幻数的消失和新幻数的产生一直是放射性核束物理的前沿研究方向.近年来,基于世界各地大科学装置的研究已经积累了丰硕的成果.在远离稳定线的轻丰中子区,人们已经发现8,20,28传统中子幻数的消失和新中子幻数14,16,34等的出现.在中重丰中子区,已有的实验和理论研究显示,50和82传统中子闭壳随着中质比的增大,有减弱直至消失的趋势.利用日本理化学研究所的放射性束流装置,我们开展了对~(123)Pd和~(125)Pd核的β衰变实验研究,在衰变子核~(123)Ag和~(125)Ag的低激发能区发现了具有β放射性的同核异能态.利用新发现的同核异能态,讨论了奇质量Ag同位素核中由πg_(9/2)和πp_(1/2)两个轨道形成的Z=40亚闭壳能隙在N=82附近的演化,发现在N=82处,Z=40亚闭壳能隙可能存在明显的减小.为进一步了解壳演化的微观机制,使用包含张量力的壳模型计算了这个质量区单粒子轨道的演化.结果显示,相比于N=50处,Z=40亚闭壳能隙在N=82处存在明显的减小,张量力对Ag同位素中πg_(9/2)和πp_(1/2)轨道以及Z=40亚闭壳能隙在接近N=82时的演化起到非常重要的作用.     

第一性原理研究三体力对28F和29Ne低激发谱的影响

摘要从手征有效场论的N~3LO两体和N~2LO三体核力出发,采用第一性原理方法(开壳原子核多体微扰理论)计算了~(28)F和~(29)Ne的低激发能谱,并以此研究手征三体力对反转岛区域原子核性质的影响.通过对比采用纯两体与两体加三体力计算的~(28)F和~(29)Ne的低激发能谱,发现手征三体力对反转岛内原子核基态宇称反转现象有着重要的贡献.为了进一步探究三体力的影响,系统计算了丰中子Ne同位素的偶偶核基态波函数中的组态成分.结果显示,三体力显著地加强了跨壳激发效应,使理论计算与实验结果更加符合.     

用于不稳定原子核研究的共线激光谱仪研制进展

不稳定原子核的基本性质是研究核结构的重要探针之一,有助于我们理解丰中子/丰质子核中出现的新奇物理现象,也是检验和发展核理论模型的重要依据.利用精密激光谱学技术测量核外电子的超精细结构光谱,可以精确提取不稳定原子核基态和长寿命同核异能态的自旋、磁矩、电四极矩和电荷半径等多个基本性质.本文简单介绍了国际上激光谱学技术的发展现状和超精细结构光谱的测量原理.在此基础上,详细介绍了在我国研制的基于荧光探测的共线激光谱系统及近期的优化升级现状.通过测量Ti原子和Ca离子的高分辨共振谱,有效验证了共线激光谱设备的整体性能.最后,结合我国现有和发展中放射性核束装置的物理目标,提出进一步优化升级激光谱技术,提高其分辨率和灵敏度,并用于不稳定核研究的计划.     

丰中子锂同位素的Gamow壳模型计算

对丰中子锂同位素~(7～10)Li进行了现实核力Gamow壳模型计算,研究了同位素链接近中子滴线区的弱束缚和非束缚核的性质,并探讨了单粒子能级中能量高于费米面的连续谱对弱束缚核的低激发能级及其衰变性质的影响.本文从现实核力CD-Bonn势出发,在由质子轨道0p_(3/2)0p_(1/2)与中子轨道0p_(3/20)p_(1/2),及p_(1/2)分波中更高能量的连续谱轨道构成的模型空间内开展Gamow壳模型计算,得到同时具有激发能量与能级共振宽度物理意义的复本征能量.计算结果表明,现实核力Gamow壳模型能同时对稳定束缚以及弱束缚的原子核给出准确的激发能级以及高于核子发射阈值的共振能级的共振宽度.在对~(10)Li的计算中,现实核力Gamow壳模型计算证实了连续谱效应在弱、非束缚核能谱中具有重要的影响.另外,对于弱、非束缚核能级的共振宽度,现实核力相比唯象核力在Gamow壳模型计算中能够给出与实验结果更为吻合的结果,说明对于弱、非束缚原子核,基于拟合稳定核性质的相互作用存在一定缺陷,不能准确描述费米面附近高能核子的关联,而使用适当重整化的现实核力可以避免这一问题.     

基于HIRFL-RIBLL1装置开展的极丰质子核衰变研究进展

远离β稳定线原子核的衰变是当前核物理领域的一个前沿热点.本文回顾了近年来在HIRFL-RIBLL1上开展的轻核区极丰质子核的衰变研究.首先介绍实验方法,包括β-p-γ符合测量的探测器阵列以及当前发展的连续束注入-衰变方法.随后重点介绍~(22)Si和~(27)S的衰变研究及相关话题,包括国际现状和国内工作的进展.在~(22)Si衰变研究中,发现了奇特的β2p衰变模式,由此首次从实验上确定了~(22)Si的质量.此外,与~(22)O的β衰变作对比,发现跃迁到子核第一个1~+激发态的不对称性达209%,是迄今为止最大的镜像不对称性,为探索同位旋破缺提供了新线索.在~(27)S衰变研究中,观察到28条衰变分支,其中24条βp分支是新发现的,由此构建了完善的衰变纲图.进一步,推导出了~(26)Si(p,γ)~(27)P热核反应率,探讨了在新星和X射线暴场景中对星际~(26)Al核合成的影响.