单透镜β磁谱仪

β磁谱仪是—种利用电子在磁场中的偏转来分析电子动量的仪器,是核谱学实验工作中的重要设备之一。利用它可测定某些原子核激发态的能量,β跃迁过程所释放的能量,连续β谱的分布,并可间接地定出原子核的一些能级及其量子特性,从而进行有关核结构与β衰变理论的研究。此外β磁谱仪尚可用于同位素的分析工作。本文所介绍的单透镜β磁谱仪是其中较简单的一种。     

金属油气管道腐蚀的β射线检测方法

利用放射性物质衰变释放的粒子流在穿越不同厚度的屏蔽材料时,粒子输运过程和能量衰减程度不同的特性,提出通过检测管中β放射源产生的β粒子在管道外部形成的能量沉积,对架空金属油气管道的腐蚀状态进行在线无损检测的方法.分析了β粒子在穿越不同厚度的钢铁屏蔽材料后光子和电子流量与其能量分布的差异与特性,模拟试验β放射源投入管道后衰变产生的β粒子从内部穿透出不同腐蚀程度的金属管壁进入外部NaI粒子探测器的粒子输运结果,最后通过方差分析研究腐蚀厚度和面积对射线探测法的灵敏性影响.研究结果表明:射线探测法对腐蚀厚度的检测灵敏性强,该方法能够有效检测出厚度超过管道壁厚40％以上的腐蚀破损.     

放射性同位素荧光分析用正比计数管

在原子物理和原子核物理的基础研究中,正比计数管是一种重要的探测元件,可用于探测α、β、X-射线和低能γ射线,在X-光谱、俄歇电子谱、穆斯保尔谱和原子核谱的实验研究中有广泛应用。在应用方面,对于20Kev以下的X-射线和γ射线,正比计数管的探测效率可以做到同NaI闪烁计数器大体相当,而正比计数管的能量分辨能力却远优于闪烁计数器。正是由于这个原因,正比计数管作为放射性同位素X-射线荧光分析仪的探头,最近几年受到了国内外的普遍重视。     

整体平行束X光透镜在实验室EXAFS谱仪中的应用研究

结合整体平行束X光透镜在实验室EXAFS谱仪中应用研究,利用整体平行束X光透镜和粉末衍射仪设计了一种实验室EXAFS谱仪.工作电压和电流分别为25 kV和100 mA时,该谱仪在9.92 keV能量点处,计数率为3.12×104 s-1,在钨杂质的特征谱线Lβ1能量点处,能量分辨率为15.4 eV.整体平行束X光透镜在该谱仪中既起到会聚X射线的作用又可实现高能滤波器的功能.对实验现象进行了理论分析.     

Cs~(137)的衰变

利用中间成象式β磁谱仪和双透镜β磁谱仪研究了Cs~(137)的β谱和661.6kevγ跃迁的内转换电子根据得到的结果确定了Cs~(137)的衰变网图.     

远离稳定线附近β-衰变寿命的新规律

 系统分析了远离β稳定线原子核β^-衰变寿命的实验数据,发现在各同位素链上,远离β稳定线原子核的β^-衰变寿命与母核的质子和中子数之间存在着指数规律.在理论分析的基础上,提出了远离β稳定线原子核β^-衰变寿命的一套四参数理论计算公式,理论计算结果与现有实验数据符合较好.此外,利用该公式对一些远离稳定线原子核的β^-衰变寿命作了理论预言.     

重离子储存环CSRe上激光冷却相对论能量类锂~(12)C~(3+)离子束的实验研究进展

激光冷却储存环中相对论能量的重离子束是最有希望得到高相空间密度离子束、实现离子束相变并且获得有序束和晶化束的一种方法.相对于已经比较成熟的随机冷却和电子冷却技术,储存环上重离子束的激光冷却具有冷却速度快,冷却作用力强的特点,可以将离子束冷却到极低温度(mK),在激光冷却的同时还可以开展高电荷态离子的精细激光谱学实验.本文介绍了中国科学院近代物理研究所大科学装置重离子冷却储存环CSRe上开展激光冷却重离子束的实验原理和实验方法,给出了在CSRe上首次激光冷却能量为122 MeV/u的类锂~(12)C~(3+)离子束测试性实验结果,并且展望了在未来大型加速器HIAF上开展类锂类钠高电荷态离子的激光冷却和精细激光谱学实验.     

轴子探测实验中的电磁衰变机制与微扰计算

在量子场微扰理论的框架内,探讨了轴子探测实验中的轴子电磁衰变机制与衰变振幅.微扰计算结果表明:轴子的电磁衰变振幅与轴子的电磁衰变机制密切相关,由轴子和核子(或夸克)的耦合常数以及核子(或夸克)的质量等因素决定.此结果为进一步研究轴子探测实验中的两类耦合机制之间的关联提供了一种可能的途径.     

高纯锗探测器在粒子物理与天体物理中的应用

本文介绍了近年来高纯锗探测器技术的发展和新型高纯锗探测器在粒子物理、天体物理领域的应用,特别是高纯锗探测器在暗物质直接探测、双β衰变实验等极低本底的重要基础前沿研究方面的应用.中国已经建成了世界垂直岩石覆盖最深的地下实验室——中国锦屏地下实验室.中国科学家组成的CDEX研究团队拟利用吨量级的点接触电极高纯锗探测器阵列系统,在中国锦屏地下实验室开展暗物质直接实验研究,本文也介绍了这一实验计划.     

超铀元素原子核β~-衰变寿命的系统研究

超铀元素结构和性质的研究对于超重核实验的合成具有重要的意义,本文简要介绍了远离β稳定线原子核β-衰变寿命的指数规律和理论计算公式.利用该公式对超铀区原子核β-衰变寿命进行了系统的理论计算和讨论.计算结果与实验数据和宏观-微观模型结果的比较表明:该指数计算公式对超铀附近原子核寿命的计算结果与实验数据符合较好,也与宏观-微观的结果符合较好.对这些同位素链上原子核的未知β-衰变寿命的进行了理论预言,可为将来的实验提供理论参考.     

双β-衰变研究现状及展望

本文分析了近年来无中微子双β-衰变的实验结果，介绍了今后几年将进行的双β-衰变实验情况。     

强磁场对中子星壳层中^62 Mn的β衰变的影响

分析了强磁场作用下中子星壳层中的β衰变率，以核素^62 Mn 为例计算表明：弱磁场对中子星壳层中的β衰变几乎没有影响，强磁场（B〉10^8 T）使β衰变率显著增大．     

中子星壳层中强磁场与β衰变

 基于原子核壳层模型,分析了在强磁场作用下中子星壳层中的β衰变率,并以反应⁶³Co(β^-)⁶³Ni为例作详细计算.结果表明:弱磁场对中子星壳层中的β衰变几乎没有影响,强磁场(B>10⁸T)使β衰变率显著增大;同时在相同的磁场强度下,基态的β衰变比激发态的β衰变所受影响更大.这些结论对进一步研究中子星晚期演化和双中子星系统快中子俘获过程的核合成是有意义的.     

用宏观-微观模型研究超重核271^110及其衰变链的α衰变能和衰变寿命

用新参数的宏观-微观模型对超重核271^110及其衰变链各核的结合能进行计算,并用所得的结果计算α衰变能,然后用新参数的Viola—Seaborg公式计算这些原子核的衰变寿命。所得结果与实验值进行比较,与实验值符合得很好。     

Observation of the radiative decay mode of the free neutron

The theory of quantum electrodynamics (QED) predicts that beta decay of the neutron into a proton, electron and antineutrino should be accompanied by a continuous spectrum of soft photons. While this inner bremsstrahlung branch has been previously measured in nuclear beta and electron capture decay, it has never been observed in free neutron decay. Recently, the photon energy spectrum and branching ratio for neutron radiative decay have been calculated using two approaches: a standard QED framework and heavy baryon chiral perturbation theory (an effective theory of hadrons based on the symmetries of quantum chromodynamics). The QED calculation treats the nucleons as point-like, whereas the latter approach includes the effect of nucleon structure in a systematic way. Here we observe the radiative decay mode of free neutrons, measuring photons in coincidence with both the emitted electron and proton. We determined a branching ratio of (3.13 +/- 0.34) x 10(-3) (68 per cent level of confidence) in the energy region between 15 and 340 keV, where the uncertainty is dominated by systematic effects. The value is consistent with the predictions of both theoretical approaches; the characteristic energy spectrum of the radiated photons, which differs from the uncorrelated background spectrum, is also consistent with the calculated spectrum. This result may provide opportunities for more detailed investigations of the weak interaction processes involved in neutron beta decay.     

Experimental detection of alpha-particles from the radioactive decay of natural bismuth

The only naturally occurring isotope of bismuth, 209Bi, is commonly regarded as the heaviest stable isotope. But like most other heavy nuclei abundant in nature and characterized by an exceptionally long lifetime, it is metastable with respect to alpha-decay. However, the decay usually evades observation because the nuclear structure of 209Bi gives rise to an extremely low decay probability and, moreover, generates low-energy alpha-particles difficult to detect. Indeed, dedicated experiments attempting to record the alpha-decay of 209Bi in nuclear emulsions failed. However, scintillating bolometers operated at temperatures below 100 mK offer improved detection efficiency and sensitivity, whereas a broad palette of targets could be available. Here we report the successful use of this method for the unambiguous detection of 209Bi alpha-decay in bismuth germanate detectors cooled to 20 mK. We measure an energy release of 3,137 +/- 1 (statistical) +/- 2 (systematic) keV and a half-life of (1.9 +/- 0.2) x 10(19) yr, which are in agreement with expected values.     

核素在引力常数减小过程中的放射性衰变

推动地球板块运动、地震及火山活动的动力机制,地球圈层及岩石结构的形成,以及地球资源和能源等,是当代地球物理急待解决的问题.依据引力常数变化对核素的作用,以及核物理基本原理,建立起了一个核素结构随引力常数变化的动态核力模型,此核力模型与宇宙天体的演化过程密切相关且同步.此模型对上述多方面存在问题的解决,作了合理的解释.通过引力常数减小而产生的地球结构能释放的论证,求证出核素放射性衰变是地球结构能的释放方式;论证及量化计算了地幔岩石化学结合能是对于地球结构能释放或核衰变能的吸收;证明了引力常数减小对宇宙宏观与原子核微观作用的内在一致性或宏观与微观的统一性;得出了原子核结构的稳定和非稳定性具有相对性的结论.       

基于低温量热器的无中微子双贝塔衰变探测实验国内外研究进展

无中微子双贝塔衰变过程能够揭示中微子的粒子属性，打破标准模型的轻子数守恒，并且是目前获得中微子有效质量的重要途径. 本文通过对国内外无中微子双贝塔衰变探测实验的最新研究进展进行详细调研，重点对基于低温量热器的无中微子双贝塔衰变实验设计方案进行深入研究，并以意大利格兰萨索地下实验室（cryogenic underground observatory for rare events，CUORE）实验方案为例，详细地阐述了低温量热器技术的系统组成、工作原理以及现阶段所面临的关键难点，将要解决的问题主要包括极低温环境的搭建、核素种类的选取与探测塔的搭建、本底的甄别和微弱信号的前置放大.      

A new threshold of uncovering the nature of glass transition:The slow β relaxation in glassy states

The glass transition involves more than one dynamic relaxation mechanisms in supercooled liquids,such as α relaxation,slow β relaxation and fast β relaxation and so on.For the traditional theoretical system,α relaxation is believed mainly responsible for the nature of the glass transition as the beginning of the phenomenon.This idea,however,has been open to a big challenge since recent studies have indicated that slow β relaxation closely relates to α relaxation.Slow β relaxation determines the characterist...